Построение структурной схемы для расчета статики

Структурная схема представляет графическое изображение системы уравнений статики всех элементов.

Замкнутая система электропривода необходима, если выполняется условие:

(23)

 

(24)
где: - требуемый статизм регулирования условий скорости;

 

- минимальная угловая скорость вращения, рад/с;

(25)
где: - максимальная скорость вращения, рад/с;

- диапазон регулирования угловой скорости;

(26)
где: - номинальное скольжение двигателя, %.

 

Абсолютное снижение угловой скорости электродвигателя:

(27)

Тогда , условие выполняется, нужна замкнутая система электропривода..

Построим структурную схему для расчета

Рисунок 13.2 Первоначальная схема.

Для расчета статики, необходимо исходную схему привести к простейшей.

К_П – коэффициент преобразователя; К_ОС – коэффициент обратной связи;

К_Д1 – коэффициент двигателя.

Рисунок 13.3 Расчетная схема

 

(28)
где: - изменение частоты микроконтроллера, Гц;

- изменение напряжения подаваемого на микроконтроллер, В.

 

 

(29)
где: - число полюсов двигателя.

 

Так как то

(30)
где: ;

- напряжение подаваемого на вход тахогенератора, В.

 

 

(31)

 

 

13.3. Расчет динамики

Представим элементы системы в виде типовых динамических звеньев и определим их основные параметры.

Передаточная функция

- апериодическое звено первого порядка

 

Электромеханическая постоянная

(32)
где: - приведенный к валу двигателя момент инерции;

- модуль жесткости механической характеристики.

(33)

 

 

значок (Х) показывает, что схема выглядит разомкнутой.

 

Рисунок 13.4 Структурная схема для расчета динамики

В разомкнутой системе

Построим ЛФЧХ и ЛАЧХ для определения устойчивости

ω		1.25	16.4
φ(ω)	-900	-94,30	-1350	-1800

 

 

 

Рис 13.5 Определение устойчивости

САР устойчива, т.к. на , запас устойчивости равен 85,7⁰.

Построение вещественно частотной характеристики, построим для замкнутой САР. Для рисунка она будет иметь следующий вид:

Подставим в известные числовые значения

Построим зависимость от :

ω
Re	21.3	6.98	0.97	-1.1	-1.2	-1.16	-0.98	-0.45	-0.051

- частота излома горизонтальной части; - частота конца наклона участка; - частота излома 2-й трапеции; - частота конца 2-й трапеции; - начальная ордината 1-й трапеции.

Рисунок 13.6 Аппроксимация графика для построения переходного процесса

Определим

(34)

Зависимости связаны в таблицу h – функций.

Переходный процесс представляет из себя зависимость

Время переходного процесса (реальное):

(35)
(36)

 

 

где: - табличное значение h (для единичной трапеции)

 

По таблице h функции получим переходную характеристику, переходной характеристикой 2-й трапеции можно пренебречь, в виду ее малой начальной ординаты и почти одинакового показателя .

Таблица 5 – Таблица h функций и значения времени для построения графика переходного процесса (h – скорость в относительных единицах).

 

 

На графике h в относительных единицах, а время (t) в реальном масштабе

 

Величина перерегулирования

(37)

N=2 – количество колебаний.

Фактическое значение максимального момента

(38)

 

где: - максимальный динамический момент;

- приращение скорости к приращению времени.

 

 

Рисунок 13.7 График переходного процесса при регулировании скорости электродвигателя,

 

 

Литература

 

1. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1988. - 111с.

2. Кисаримов Р.А. Справочник электрика.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: ИП РадиоСофт, 2004. - 512с.

3. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации: каталог продукции фирмы «ОВЕН». - М.: СинФазИн, 2003. – 152с.

4. Кондратьева Н.П. «Выбор аппаратуры управления электрических установок. Учебное пособие» - ИжГСХА, Ижевск, 1995 – 140с.

5. Правила устройства электроустановок.7-е изд. Доп. с исправлениями.- М.:ЗАО «Энергосервис»,2003.-608с.

6. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок.- М.: Изд-во НЦЭНАС, 2003-192с.

7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.-М.: Изд-во «Энергосервис»,2001-287с.

8. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1984. – 288с.

 

Приложение

 

1 – барабан; 2 – тельфер; 3 – балка

Рисунок 1 Схема устройства кран – балки

 

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – муфта;

5 – трансмиссионный вал; 6 – колесо балки

 

Рисунок 2 Кинематическая схема механизма передвижения балки

 

 

1 – двигатель; 2 – редуктор; 3 – барабан; 4 – крановая подвеска; 5 – трос

 

Рисунок 3 Кинематическая схема механизма подъема и опускания груза

 

 

 

Рисунок 4 Механическая характеристика рабочей машины

 

 

 

Рисунок 5 Механическая характеристика двигателя. (Естественная и

искусственная, при минимальной скорости вращения)

 

Рисунок 6 Принципиальная схема управления

Заключение

 

Основная задача проектирования рационального электропривода состоит в том чтобы наиболее правильно сочетать свойства всех его элементов со свойствами рабочей машины и технологического процесса, выполняемого машинным устройством.

Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный привод и средства электрического управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближение электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического регулирования скорости приводов. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные регулируемые электроприводы постоянного тока, но и открыть большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

 

Свойства технологического процесса и рабочей машины, знание которых необходимо для проектирования электропривода, описываются приводными характеристиками машины. К этим характеристикам относятся: технологическая, кинематическая, энергетическая, механическая, нагрузочная.

После внимательного изучения технологической, кинематической характеристик машины и требований к схеме автоматического управления составляется принципиальная схема автоматического управления.