Выбор типа регуляторов и расчёт их параметров

8. Выбор типа регуляторов и расчёт их параметров

Вид передаточной функции и параметры регуляторов буду выбирать таким образом, чтобы выполнить заданные требования к настраиваемому контуру регулирования. Точный расчёт ведется с помощью логарифмических амплитудных частотных характеристик по методике, изложенной в курсе ТАУ.

Предварительный выбор параметров регуляторов (метод технического оптимума).

Настройка контура регулирования тока якоря (КРТЯ)

При настройке КРТЯ нужно стремиться к достижению максимально высокого быстродействия, чтобы не допустить в переходном процессе опасных бросков тока якоря при резком приложении чрезмерной статической нагрузки. Т.е. регулятор тока должен содержать пропорциональный (П) канал. Однако П - регулятор тока, сообщая контуру регулирования высокое быстродействие, оставляет большую статическую погрешность регулирования. Это препятствует максимальному использованию двигателя по току во всём диапазоне скоростей. Поэтому применяют пропорционально – интегральный (ПИ) регулятор тока.

(8.1)

Введём расчётную постоянную времени:

Трт = Т1 / Кяц (8.2)

Т2 = Тi max = Tяц = 0,04 с (8.3)

(8.4)

Т1 = (0.144…0.288) с

Настройка контура регулирования скорости (КРС).

При настройке КРС поддержание заданного значения скорости независимо от приложенных возмущений и достижение требуемых по качеству процессов пуска и торможения электропривода решаются проще и качественнее для быстродействующих КРС. Но предельное быстродействие КРС ограничено условиями его устойчивости и влиянием оборотных пульсаций напряжения тахогенератора. Для стандартных электроприводов принимают wс = (15…20) рад/с.

Введём расчётную постоянную времени:

Трс = Тд / Крс (8.5)

Здесь Крс – коэффициент пропорционального регулятора скорости (РС).

 

Трс = 1/wс = (0.066…0,05) с (8.7)

Крс = (59...78.8)

Проверим величину статической ошибки скорости ên_с в замкнутой системе с П-РС

ên_сзамкн = êМ_с/ Крс = (1.3…1.0)% (8.8)

ên_сзамкн < Δn_cзад ,

Значит достаточно П – РС.

(8.9)

Уточнение параметров регуляторов

Уточнение проведем с помощью логарифмических амплитудных частотных характеристик (см.рис.8.1 и 8.2).

Т1=0.09 с Т2=0.03 с Крс=40

Расчет значений сопротивлений и емкостей РТ и РС.

Регулятор тока

w_{крт =} 100 рад/с

Kpт =Т2/Т1= 0.333

T1 = 0.09 c

R4 = R5= 63 кОм

R6 =10 кОм

T2 = R4 * С4

С4 = 0.5 мкФ

Регулятор скорости.

w_крс = 20 рад/с Kpс = 40

R3 = 400 кОм

R1=R2 =5 кОм

9. Построение статических характеристик замкнутой системы электропривода

Строим следующие характеристики электропривода:

-электромеханическую n = f(Iя),

-внешнюю Uя = f(Iя),

-регуляторные Uрт = f(Iя). Uрс = f(Iя),

-механическую n = f(M),

1. Uя = Ед + Iя Rяд (9.1)

Ед = w = 1 – Δw = 1 – Iя / Kpc

Uя = 1 + Iя(1/ Крс + Rяц)

2. Uрс = Кдтя * Iя * R4/R5 (9.2)

3. Uрт = Еп / Кп (9.3)

Кп = Uн / Uун = 220 / 6.25 = 35,2

4. n = f(M) (9.4)

Iя = M

Зависимости представлены на рисунке 9.1.

10. Защиты в электроприводе и расчет их уставок

В релейно-контакторной части комплектного тиристорного электропривода выполнен ряд защит, исключающих аварийные режимы при сборке силовой схемы и обеспечивающих отключение электропривода при возникновении аварийных режимов в процессе работы.

Защита от аварийных режимов при сборке схемы.

Защита выполнена на реле КVI, КV3 и предназначена для запрета сборки схемы (включения линейного контактора), если на преобразователе или двигателе существует напряжение, превышающее порог срабатывания реле.

Настраиваются реле на минимальное напряжение втягивания. Для приводов 220 В – Uвт=0,35*220=80 В.

Нулевая защита.

Защита выполнена на блокировочном контакторе КFV, в цепь катушки которого включены все остальные защиты от аварийных режимов работающего двигателя, а также блок-контакты аппаратов, контролирующих нормальную работу тиристорного преобразователя, возбудителя и системы регулирования.

Контактор KFV обеспечивает контроль наличия оперативного напряжения и исключает самозапуск двигателя после исчезновения оперативного напряжения и его повторной подачи.

Напряжение втягивания контактора KFV обычно принимается равным 145 В при напряжении оперативной сети 220 В.

Защита от перенапряжения.

Реализована на реле KV2 и предназначена для отключения двигателя при подаче на него недопустимо большого напряжения от преобразователя (например, вследствие аварии и полного его открытия).

Установка реле KV2 рассчитывается по формуле:

Uвт=(1,1…1,15) Uнд = (242...330) В

Где Uвт-напряжение втягивания KV2, Uнд -номинальное напряжение двигателя.

Максимально токовая защита.

Реализована на реле FAI. Защита предназначена для отключения двигателя при недопустимой технологической перегрузке.

Уставка реле рассчитывается по формуле:

Iвт = (1,1…1,25) Км*Iн = (1,2…1,25)*2,5*632 = (1896…1975) А

где Iвт - ток втягивания реле FAI,

Км – перегрузочная способность двигателя,

Iн – номинальный ток двигателя.

Максимальная защита цепи возбуждения.

Защита выполнена на реле КА2 и предназначена для отключения двигателя при коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения.

Уставка реле рассчитывается по формуле:

Iвт = 1,1 Iвн =5,324 А,

Где Iвт-ток втягивания КА2, Iв.расч - расчетное значение тока возбуждения двигателя, которое принимается при нерегулируемом потоке двигателя равным номинальному току возбуждения, при постоянно ослабленном потоке- току возбуждения при этом потоке, при регулируемом потоке-максимальному току возбуждения.

Защита от обрыва поля.

Защита реализована на реле КА1 и предназначена для отключения двигателя при обрыве в цепи обмотки возбуждения. Расчет уставки втягивания реле КА1 выполняется в зависимости от способа управления потоком возбуждения.

При постоянном потоке возбуждения ток втягивания реле КА1

Iвт = (0,5…0,7) Iвн = 2,42… 3,388А,

Защита от недопустимого увеличения скорости двигателя.

Защита выполняется посредством механического центробежного реле SR.как правило, центробежная защита выполняется на именниковых двигателях мощностью от 100 кВт и выше при условии регулирования потока возбуждения. Уставка центробужного реле обычно задается заводом-изготовителем двигателя и лежит в пределах:

Nвт = (1,1…1,2) nмакс = 1650…1800 об/мин,

Где nвт-скорость срабатывания центробежного реле, nмакс-максимальная рабочая скорость вращения двигателя.

11. Исследование качества процессов в проектируемой системе электропривода

Исследование влияния изменения параметра Т4 на вид переходных процессов представлена на рисунке 11.1 .

1.Крс=40 с

Пере регулирование s=0

Время переходного процесса tпп=0,5 с

2. Крс=80 с

Пере регулирование s=0

Время переходного процесса tпп=0,2 с

Крс=160 с

Пере регулирование s=0

Время переходного процесса tпп=0,1 с

12. Вывод

В данном курсовом проекте был спроектирован комплектный тиристорный электропривод постоянного тока на основании технических требований представленных в таблице №1. Для этого, выбран двигатель П 102, определена структура системы управления, выбран тиристорный преобразователь КТЭУ 800/220-532-1ВМДТ-УХЛ4 и трансформатор ТСЭП – 250/0,7У3 к нему, произведен синтез регуляторов.

Литература

1.Усынин Ю. С. Управление замкнутыми электроприводами: Конспект лекций . Ч.1. –

2. Усынин Ю. С., Осипов О. И., Мацин В. П.. Системы управления электроприводов: Учебное пособие к курсовому проектированию.-

3. Лебедев Е. Д.. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. М.: Энергия 1970

4. Справочные данные по электрооборудованию. В 2 – х т. Т. 1. Электрические машины общего применения. – Л.: Энергия, 1964.

Спецификация

Рисунок 8.1 ЛАЧХ для уточнения параметров КРТ

Рисунок 8.2 ЛАЧХ для уточнения параметров КРС.

Рисунок 11.1. Влияние параметра Крс на показатели качества переходных процессов