Файл: КП. Водовозов 2004 Курсовое проектирование Электропривода.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.12.2021
Просмотров: 1154
Скачиваний: 11
15
м
T
=
механическая
постоянная
времени
;
2
M
JRk
J
=
р
р
н
J
η
+
J
момент
инерции
электропривода
;
R
=
R
сопротивление
цепи
питания
;
у
транзисторных
преоб
-
разователей
можно
считать
R
= 0;
н
п
R
+
п
M
k
=
н
н
н
н
R
I
U
−
ω
коэффициент
передачи
двигателя
;
э
T
=
R
L
L
н
п
+
электромагнитная
постоянная
времени
.
В
соответствии
с
принципом
последовательной
коррекции
,
в
схеме
воз
-
можны
разнообразные
варианты
настроек
.
Настройка
на
оптимум
по
модулю
(
ОМ
)
гарантирует
быстрые
апериодические
процессы
с
некоторой
скоростной
ошибкой
отработки
управляющих
воздействий
и
затянутую
по
времени
отработку
возмуще
-
ний
со
значительным
перерегулированием
,
но
без
установившейся
ошибки
.
На
-
стройка
на
симметричный
оптимум
(
СО
)
дает
быстрые
апериодические
процессы
с
некоторой
ошибкой
отработки
возмущений
и
затянутую
по
времени
отработку
управляющих
воздействий
со
значительным
перерегулированием
,
но
без
устано
-
вившейся
ошибки
.
При
T
для
настройки
на
ОМ
применяют
ПИД
-
регулятор
с
парамет
-
рами
э
м
T
4
≤
ω
k
k
рг
=
µω
k
k
T
T
M
п
м
2
,
,
,
а
настройка
на
СО
требует
более
сложного
компенсационного
регулятора
.
В
остальных
случаях
используют
ПИД
-
регулятор
с
эквивалентными
постоянными
времени
=
м
рг
T
T
=
1
э
рг
T
T
=
2
2
,
1
рг
рг
T
э
м
м
м
T
T
T
T
−
±
2
2
2
и
для
достижения
ОМ
принимают
ω
I
T
µ
>>
µω
k
T
T
рг
2
=
k
k
M
п
рг
1
э
T
k
.
В
ряде
случаев
достаточно
ПИ
-
регулятора
.
Но
если
не
выполняется
условие
,
приведенные
форму
-
лы
являются
ориентировочными
.
После
настройки
контура
скорости
его
считают
частью
объекта
управления
внешнего
контура
положения
.
Передаточная
функция
такого
объекта
с
оптимизи
-
рованным
контуром
скорости
и
приведенными
к
одному
масштабу
входными
сиг
-
налами
)
1
(
)
(
+
=
p
T
p
ik
k
p
o
µϕ
ϕ
ϕ
W
.
В
расчетах
можно
принять
:
ϕ
k
= 1
коэффициент
передачи
датчика
положения
;
µϕ
T
=
малая
постоянная
времени
контура
положения
;
ϕ
µω
T
T
+
2
ϕ
T
= 0,01
с
постоянная
времени
датчика
положения
.
16
П
-
регулятор
с
передаточной
функцией
ϕ
µϕ
ω
ϕ
ϕ
k
T
ik
k
p
W
рг
p
г
2
)
(
=
=
обеспечи
-
вает
настройку
контура
положения
на
ОМ
.
При
использовании
ПИ
-
регулятора
по
-
ложения
с
тем
же
коэффициентом
передачи
и
постоянной
интегрирования
реализуется
настройка
на
СО
.
Чаще
используется
П
-
регулятор
с
кон
-
туром
компенсации
скоростной
ошибки
,
имеющим
коэффициент
передачи
.
µϕ
ϕ
T
T
p
г
4
=
ϕ
µϕ
k
T
a
k
2
=
Расчет
электропривода
с
контурами
тока
и
скорости
На
рис
. 4,
б
показана
схема
системы
регулирования
скорости
,
построенной
по
принципу
подчиненного
регулирования
.
Его
внутренний
контур
тока
охвачен
контуром
скорости
.
Передаточная
функция
объекта
контура
тока
(
)
(
)
1
1
1
)
(
2
+
+
+
=
p
T
p
T
T
p
T
p
T
k
k
R
p
W
м
э
m
I
м
I
n
oI
µ
.
В
расчетах
можно
принять
:
I
k
= 1
коэффициент
передачи
датчика
тока
;
I
T
µ
=
малая
постоянная
времени
контура
тока
;
I
п
T
T
+
I
T
= 0,01
с
постоянная
времени
датчика
тока
.
У
асинхронного
электропривода
с
векторным
управлением
314
3
2
12
12
X
L
⋅
=
;
12
1
1
314
L
X
L
+
=
;
12
2
2
314
L
X
L
+
=
;
2
2
2
12
2
1
L
L
R
R
R
+
=
;
R
k
M
1
=
;
−
=
2
2
12
1
L
L
L
k
M
э
T
.
Обычно
при
расчете
контура
тока
пренебрегают
обратной
связью
по
ЭДС
,
показанной
на
схеме
пунктиром
.
При
этом
объект
управления
контура
упрощается
до
(
)
(
)
1
1
)
(
+
+
=
p
T
R
p
T
k
k
p
W
э
I
I
n
oI
µ
и
для
управления
им
применяют
ПИ
-
регулятор
,
настраиваемый
на
ОМ
:
I
n
I
э
рг
I
k
k
T
R
T
k
µ
2
=
T
T
>>
,
T
.
э
рг
I
T
=
При
такой
настройке
и
контур
должен
работать
без
статической
ошибки
.
Но
в
большинстве
случаев
из
-
за
обратной
связи
по
ЭДС
статическая
ошибка
остается
,
поэтому
приведенные
формулы
являются
ориентировочными
.
I
э
µ
После
настройки
контура
тока
его
считают
частью
объекта
управления
внешнего
контура
скорости
.
Передаточная
функция
такого
объекта
с
оптимизиро
-
ванным
контуром
тока
,
с
приведенными
к
одному
масштабу
входными
сигналами
и
скомпенсированной
обратной
связью
по
ЭДС
)
1
(
)
(
+
=
p
T
p
k
Jk
k
p
W
М
I
o
µω
ω
,
где
.
ω
µ
µω
T
T
T
I
+
=
2
17
П
-
регулятор
с
передаточной
функцией
ω
µω
ω
ω
k
T
k
Jk
k
p
W
М
I
рг
p
г
2
)
(
=
=
обеспечи
-
вает
настройку
контура
скорости
на
ОМ
(
однократно
интегрирующая
система
).
При
использовании
ПИ
-
регулятора
скорости
с
тем
же
коэффициентом
передачи
и
постоянной
интегрирования
реализуется
настройка
на
СО
(
двукратно
интегрирующая
система
).
µω
ω
T
T
p
г
4
=
Наладка
модели
электропривода
При
расчете
регуляторов
сделано
достаточно
много
допущений
,
поэтому
регуляторы
требуют
наладки
на
объекте
,
а
в
курсовом
проектировании
–
на
моде
-
ли
объекта
.
Моделирование
замкнутого
электропривода
позволяет
оценить
каче
-
ство
реакции
системы
на
небольшие
ступенчатые
воздействия
.
Если
результат
расчета
регуляторов
не
дал
качественных
процессов
,
следует
уточнить
парамет
-
ры
регуляторов
или
настроить
систему
заново
.
Наладка
систем
подчиненного
регулирования
производится
последова
-
тельно
для
каждого
замкнутого
контура
,
начиная
с
внутреннего
.
Вначале
в
контур
включают
пропорциональный
регулятор
и
,
постепенно
повышая
его
коэффициент
усиления
,
наблюдают
за
характером
переходного
процесса
,
подавая
на
систему
небольшие
ступенчатые
входные
воздействия
и
не
допуская
ограничения
регуля
-
тора
.
По
мере
увеличения
усиления
замкнутого
контура
время
переходного
про
-
цесса
в
нем
сокращается
,
но
возрастает
перерегулирование
.
Как
только
процесс
станет
колебательным
,
следует
прекратить
увеличение
усиления
регулятора
и
даже
слегка
уменьшить
его
.
После
этого
в
регулятор
включается
большая
интегральная
составляющая
.
Постепенно
уменьшая
постоянную
интегрирования
,
вновь
наблюдают
за
характе
-
ром
переходного
процесса
при
небольших
ступенчатых
входных
воздействиях
.
По
мере
снижения
времени
интегрирования
возрастает
перерегулирование
,
и
как
только
оно
достигнет
допустимой
величины
,
следует
прекратить
уменьшение
по
-
стоянной
интегрирования
.
Если
быстродействие
контура
остается
недостаточным
,
можно
попытаться
ввести
в
регулятор
дифференциальную
составляющую
.
Постепенно
повышая
по
-
стоянную
времени
дифференцирования
,
продолжают
наблюдение
за
характером
переходного
процесса
.
С
ростом
постоянной
времени
дифференцирования
растет
и
перерегулирование
.
Затем
включаются
средства
ограничения
регулятора
,
и
входные
сигналы
увеличивают
по
величине
,
проверяя
реакцию
системы
с
учетом
присущих
ей
не
-
линейностей
.
На
этом
процесс
настройки
контура
завершают
и
переходят
к
сле
-
дующему
контуру
.
Диаграммы
отлаженной
модели
электропривода
включаются
в
отчет
.
Программа
eDrive
Назначение
и
состав
программы
Программа
eDrive
предназначена
для
•
моделирования
систем
и
компонентов
электропривода
;
•
выбора
двигателей
,
преобразователей
и
редукторов
в
ходе
проектиро
-
вания
электропривода
;
18
•
анализа
статических
и
динамических
режимов
работы
электроприводов
с
разомкнутыми
и
замкнутыми
схемами
управления
при
питании
от
сети
и
преобразователей
;
•
исследования
лияния
параметров
,
управляющих
и
возмущающих
воз
-
действий
на
поведение
электропривода
;
в
•
настройки
систем
электропривода
.
Работа
пользователя
eDrive
проводится
в
главном
окне
Модель
и
в
свя
-
занных
с
ним
окнах
Результат
,
База
данных
,
Сигналы
и
Параметры
с
ис
-
пользованием
ряда
вспомогательных
окон
,
управляющих
печатью
,
файловыми
операциями
,
предупреждающими
и
информационными
сообщениями
и
вопроса
-
ми
.
В
доступных
элементах
управления
окон
представляются
данные
моделей
.
Главное
окно
Модель
открывается
при
запуске
программы
и
остается
на
эк
-
ране
в
течение
всего
времени
ее
работы
.
Закрытие
этого
окна
ведет
к
заверше
-
нию
работы
.
Переключение
между
окнами
выполняется
щелчком
по
требуемому
окну
,
клавишами
F5–F8, F12
или
через
меню
Окно
либо
соответствующие
кноп
-
ки
панели
инструментов
.
Справочные
сведения
можно
получить
из
меню
Справка
командой
Справ
-
ка
.
На
вкладке
Содержание
окна
справочной
системы
представлен
состав
справочной
системы
.
На
вкладке
Указатель
справочной
системы
приведен
предметный
указатель
для
поиска
нужного
раздела
справочной
системы
.
Для
по
-
иска
слов
и
фраз
по
всему
тексту
выбирается
вкладка
Поиск
справочной
систе
-
мы
.
Информацию
об
авторских
правах
несет
окно
О
программе
,
открываемое
в
меню
Справка
.
Название
каждой
кнопки
панели
инструментов
eDrive
можно
узнать
из
под
-
сказки
,
появляющейся
на
кнопке
через
секунду
после
совмещения
с
ней
указате
-
ля
.
Комментарии
к
кнопкам
и
пунктам
меню
отображаются
в
строках
состояния
в
нижних
областях
окон
программы
.
Работа
с
моделями
Основным
документом
,
обрабатываемым
программой
eDrive
,
является
мо
-
дель
электропривода
,
в
которой
приводятся
данные
двигателя
,
преобразователя
,
механизма
и
регулятора
.
Характеристики
модели
представляются
в
полях
четы
-
рех
вкладок
главного
окна
Модель
:
Двигатель
,
Источник
,
Механизм
и
Ре
-
гулятор
.
Новая
модель
создается
в
окне
Модель
,
которое
при
необходимости
очи
-
щают
через
меню
Файл
командой
Создать
.
При
создании
модели
заполняют
необходимые
вкладки
окна
.
Данные
можно
вводить
с
клавиатуры
непосредствен
-
но
в
элементы
управления
,
копировать
,
перемещать
и
вставлять
через
буфер
об
-
мена
или
принимать
из
базы
данных
,
перейдя
в
окно
База
данных
через
меню
Окно
.
Для
сохранения
модели
следует
открыть
окно
Сохранение
модели
в
ме
-
ню
Файл
командой
Сохранить
как
.
Ей
присваивается
любое
имя
,
отвечающее
правилам
именования
файлов
Windows
.
Расширение
.edm
добавляется
к
имени
автоматически
.
Последующие
сохранения
внесенных
изменений
выполняются
командой
Сохранить
меню
Файл
или
одноименной
кнопкой
панели
инструмен
-
19
тов
.
Файл
модели
имеет
текстовый
формат
и
при
необходимости
может
готовить
-
ся
и
редактироваться
любым
текстовым
редактором
.
Для
открытия
модели
служит
окно
Открытие
модели
,
доступное
в
меню
Файл
по
команде
Открыть
.
При
этом
ранее
открытая
модель
закрывается
,
и
все
вкладки
окон
Модель
и
Результат
очищаются
.
Вкладка
Двигатель
На
вкладке
Двигатель
размещаются
сведения
о
двигателе
.
В
поле
со
списком
Двигатель
указывается
,
является
ли
двигатель
асин
-
хронной
машиной
(AM),
машиной
постоянного
тока
(DM)
или
сервомотором
(SM).
В
соседнее
поле
можно
внести
марку
двигателя
.
Обмоточные
данные
заносятся
в
поля
Активное
сопротивление
и
Ин
-
дуктивность
либо
Индуктивное
сопротивление
и
Взаимная
индуктив
-
ность
(
Сопротивление
намагничивания
)
в
зависимости
от
состояния
флаж
-
ка
Индуктивности
при
установленных
флажках
Статор
и
Ротор
.
При
сбро
-
шенном
флажке
Статор
или
Ротор
соответствующие
обмоточные
данные
не
учитываются
в
расчетах
.
Данные
ротора
должны
быть
приведены
к
статору
.
Механические
данные
заносятся
в
поля
Мощность
,
Скорость
,
Момент
инерции
,
Число
пар
полюсов
.
При
их
отсутствии
или
нулевых
значениях
в
хо
-
де
моделирования
принимаются
наиболее
вероятные
величины
этих
данных
.
В
частности
,
у
асинхронных
машин
число
полюсов
рассчитывается
на
основании
скорости
,
а
у
машин
постоянного
тока
оно
не
учитывается
в
расчетах
.
Аналогично
обрабатываются
поля
Число
фаз
,
Напряжение
и
Ток
,
в
ко
-
торые
следует
заносить
номинальные
данные
статора
или
ротора
в
зависимости
от
категории
машины
.
Вкладка
Источник
На
вкладку
Источник
помещают
сведения
о
питании
двигателя
.
В
поле
со
списком
Источник
питания
указывается
,
питается
ли
двигатель
от
сети
,
тран
-
зисторного
(TR)
либо
тиристорного
(TH)
преобразователя
.
В
соседнее
поле
можно
внести
марку
преобразователя
.
Входные
данные
характеризуют
Активные
сопротивления
и
Индук
-
тивности
цепей
,
питающих
статор
и
ротор
двигателя
,
и
используются
при
уста
-
новке
соответствующих
флажков
.
Основными
выходными
данными
источников
являются
частота
и
Напря
-
жение
,
питающее
двигатель
.
Если
эти
данные
отсутствуют
,
при
моделировании
работы
от
сети
используются
номинальные
данные
двигателя
.
В
регулируемом
электроприводе
в
эти
поля
вносятся
номинальные
данные
преобразователей
.
Напряжение
возбуждения
указывается
только
у
двигателей
постоянного
тока
с
обмоткой
возбуждения
.
У
преобразователей
указываются
такие
номинальные
данные
,
как
Ток
,
Пульсность
(
число
пульсаций
в
периоде
питающего
напряжения
),
выходная
Мощность
,
Запаздывание
(
задержка
,
вносимая
в
канал
управления
при
про
-
ведении
вычислительных
процессов
),
Максимальное
входное
напряжение
,
которое
может
быть
подано
на
управляющие
входы
преобразователя
.
При
отсут
-
ствии
последнего
усиление
преобразователя
считается
единичным
.