ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2025
Просмотров: 261
Скачиваний: 0
ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет МЭИ»
Кафедра
Автоматизированного
электропривода
Типовой расчёт
по курсу "Дискретные системы управления электроприводов"
Разработка системы управления линейного привода вагонетки
Мальцева
Выполнил: ПАХОМ
Группа: Эл-01-09
Проверил: к.т.н., зав. кафедрой Анучин А.С.
Москва – 2013
Оглавление |
|
Исходные данные ................................................................................................. |
3 |
Определение двигателя ........................................................................................ |
3 |
Расчёт параметров двигателя............................................................................... |
3 |
Расчёт параметров схемы замещения двигателя .......................................... |
4 |
Расчёт характеристик двигателя.......................................................................... |
5 |
Естественная характеристика ....................................................................... |
5 |
Первая пусковая характеристика.................................................................... |
5 |
Вторая пусковая характеристика................................................................... |
6 |
Характеристика рабочей скорости ................................................................ |
7 |
Характеристика торможения с повышенной скорости ............................... |
7 |
Характеристика торможения с рабочей скорости ...................................... |
8 |
Расчёт дополнительных сопротивлений ............................................................. |
9 |
Расчёт уставок времени ..................................................................................... |
10 |
Параметры источника постоянного напряжения для ДТ:................................ |
10 |
Описание логики системы управления ............................................................. |
12 |
Тип и состав системы управления ................................................................. |
12 |
Особенности использования элементов системы управления ..................... |
12 |
Особенности модели SymPowerSystem и связанные с этим дополнения ..... |
12 |
Организация ручной остановки привода........................................................ |
13 |
Циклограммы и схемы системы управления .................................................... |
14 |
Контур счётчика циклов................................................................................. |
14 |
Контур цикла ................................................................................................... |
15 |
Отладка системы управления ............................................................................ |
18 |
Заключение ......................................................................................................... |
19 |
2
Исходные данные
Тип двигателя: |
АДФР |
|||
Количество циклов: |
4 |
|||
Мощность нагрузки на повышенной скорости: |
7 кВт |
|||
Тип цикла: |
1 |
|||
Соотношение скоростей: |
3:1 |
|||
Способ пуска: |
принцип времени |
|||
Вид торможения: |
динамическое |
|||
Способ торможения: |
принцип скорости |
|||
Рис. 1. Схематическое изображение рабочего цикла привода
Определение двигателя
Нагрузку двигателя принимаем реактивной и постоянной по модулю. Повышенная скорость двигателя находится на естественной характеристике, поэтому определяем мощность двигателя по заданной мощности при повышенной скорости: P 7 кВт.
За основу расчётов был выбран двигатель 4АК160S6У3. Паспортные данные двигателя:
Pном 7,5 кВт; ном 82,5%; cos ном 0,77; p 3; U1,ном 220 В; I2,ном 18 А; U20 300 В; fном 50 Гц;
sном 5%; 3,5; J 0,2 кг м2.
Расчёт параметров двигателя
Скорость холостого хода двигателя:
2 f |
ном |
2 3,14159 50 |
104,72 |
рад |
. |
||||||||||
с |
|||||||||||||||
0 |
p |
3 |
|||||||||||||
Номинальная скорость двигателя: |
|||||||||||||||
ном 0 1 sном 104,72 1 0,05 |
99,48 рад |
. |
|||||||||||||
с |
|||||||||||||||
Номинальный момент двигателя M |
Pном |
7500 |
75,39 Н м. |
||||||||||||
ном |
ном |
||||||||||||||
99,48 |
|||||||||||||||
Критический момент двигателя Mкр Mном |
3,5 75,39 263,87 Н м. |
||||||||||||||
3
Расчёт параметров схемы замещения двигателя
Усл. номинальное сопротивление ротора R2,ном |
U2,ном |
300 |
9,623 Ом. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
3I |
2,ном |
3 18 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Истинное сопротивление ротора R2 sном R2,ном 0,05 9,623 481 мОм. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коэффициент трансформации для сопротивления: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
k |
0,95 3U1,ном |
0,95 3 220 |
1,456. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
R |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
U2,ном |
300 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приведённое сопротивление ротора R/ |
k |
R 1,456 0,481 0,7 Ом. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
R 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примем R R/ |
0,7 Ом; |
R1 |
1. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
R/ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Учтём момент потерь, рассчитав электромагнитный момент как |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mэм,ном 1,05Mном 1,05 75,39 79,16 Н м. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
По формуле Клосса M |
2M кр 1 sкр |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
эм,ном |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
sкр |
s |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 s |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
ном |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
sном |
sкр |
кр |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Решаем уравнение: 79,16 |
2 263,87 1 sкр |
. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
22s |
0,05 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
кр |
sкр |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Берём бо́льший из результатов: sкр 0,427.
Общее индуктивное сопротивление рассеяния X к |
R/ 2 |
R12 |
1,482 Ом. |
|||
2 |
||||||
s |
||||||
кр |
||||||
Примем X |
1 |
X / 0,5X |
к |
0,741 Ом. |
||||||||
2 |
||||||||||||
Номинальный ток фазы статора: |
||||||||||||
I1,ном |
Pном |
7500 |
17,89 А. |
|||||||||
3U1,ном ном cos ном |
220 |
0,825 |
||||||||||
3 |
0,77 |
|||||||||||
Номинальный ток фазы статора: |
||||||||||||
I1,ном |
Pном |
7500 |
17,89 А. |
|||||||||
3U1,ном ном cos ном |
220 |
0,825 |
||||||||||
3 |
0,77 |
|||||||||||
Принимаем ток намагничивания I 0,3I1,ном 0,3 17,89 5,37 А. Индуктивное сопротивление цепи намагничивания:
X |
U1,ном |
220 |
40,968 Ом. |
|||||||||
I |
5,37 |
|||||||||||
3U 2 |
||||||||||||
Критический момент M кр |
1,ном |
|||||||||||
R1 |
||||||||||||
2 0 |
R12 X к2 |
|||||||||||
4 |
||||||||||||
3 2202 |
296,4 Н м 263,87 Н м. |
||||||||||||||||||||||||||
2 104,72 0,7 |
|||||||||||||||||||||||||||
0,72 1,4822 |
|||||||||||||||||||||||||||
Расчёт характеристик двигателя |
|||||||||||||||||||||||||||
Двигатель будем рассматривать с точки зрения линеаризованной модели. |
|||||||||||||||||||||||||||
Естественная характеристика |
|||||||||||||||||||||||||||
Жёсткость характеристики |
2M |
кр |
2 296,4 |
13,257 |
Н м с |
. |
|||||||||||||||||||||
е |
|||||||||||||||||||||||||||
0sкр |
104,72 0,427 |
рад |
|||||||||||||||||||||||||
Электромагнитная постоянная времени: |
|||||||||||||||||||||||||||
Tэ,е |
1 |
1 |
7,45 мс. |
||||||||||||||||||||||||
p 0sкр |
3 104,72 0,427 |
||||||||||||||||||||||||||
Механическая постоянная времени T |
J |
0,2 |
15,09 мс. |
||||||||||||||||||||||||
м,е |
е |
13,257 |
|||||||||||||||||||||||||
4Tэ,е 4 7,45 29,8 мс 15,09 Tм,е |
— процессы колебательные. |
||||||||||||||||||||||||||
Скольжение при критическом моменте |
s |
Mкр |
296,4 |
0,214. |
|||||||||||||||||||||||
макс,е |
0 е |
104,72 13,257 |
|||||||||||||||||||||||||
Первая пусковая характеристика
Для первой ступени пуска оптимально расположение критического момента на оси ординат, так что скольжение при критическом моменте sмакс,1 1.
Жёсткость характеристики |
Mкр |
296,4 |
2,83 |
Н м с |
. |
||||
0sмакс,1 |
104,72 1 |
||||||||
1 |
рад |
||||||||
Электромагнитная постоянная времени |
Tэ,1 |
1 |
1 |
1,59 мс. |
||||||||||||||||||||||||||||||
p 0sкр,1 |
3 |
104,72 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Механическая постоянная времени |
T |
J |
0,2 |
70,67 мс. |
||||||||||||||||||||||||||||||
м,1 |
1 |
2,83 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
4Tэ,1 |
4 1,59 6,36 мс 70,67 Tм,1 |
— процессы апериодические. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Приведённое сопротивление ротора R/ |
sкр,1R2/ |
2 0,7 |
3,279 Ом. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
2,1 |
sкр |
0,427 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Определим момент переключения при m 2 ступенях пуска: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
M |
пер |
M |
кр |
m s |
макс,е |
296,4 2 0,214 137,12 Н м. |
||||||||||||||||||||||||||||
Частное геометрической прогрессии пусковых сопротивлений: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
R2,1/ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
K |
m |
2 |
3,279 |
=2,164. |
||||||||||||||||||||||||||||||
R |
R/ |
0,7 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вторая пусковая характеристика |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приведённое сопротивление ротора R/ |
R2,1/ |
3, 279 |
1,515 Ом. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
2,2 |
KR |
2,164 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Критическое скольжение s |
sкр,1R2,2/ |
2 1,515 |
0,924. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
R/ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кр,2 |
3,279 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
2,1 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Жёсткость характеристики |
2Mкр |
2 296, 4 |
6,126 Н м с |
. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
0sкр,2 |
104,72 0,924 |
рад |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Электромагнитная постоянная времени: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tэ,2 |
1 |
1 |
3,44 мс. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
p 0sкр,2 |
104,72 0,924 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Механическая постоянная времени T |
J |
0,2 |
32,65 мс. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
м,2 |
2 |
6,126 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
4Tэ,2 4 3,44 13,76 мс 32,65 Tм,2 — процессы апериодические. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Скольжение при критическом моменте |
s |
Mкр |
296, 4 |
0, 462. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
макс,2 |
0 2 |
104,72 6,126 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Из условия мощности на повышенной скорости:
Mc |
1 |
||||||||
P Mc е Mc Mc |
0 |
Mc 0 |
Mc2 7 кВт. |
||||||
е |
е |
||||||||
Найдём из этого уравнения M c : |
|||||||||
Mc,I 70,42 Н м; Mc,II |
1317,9 Н м. |
||||||||
Учитывая перегрузочную способность двигателя, выбираем наиболее
адекватный вариант: Mc 70,42 Н м. |
||||||||||||||||
Повышенная скорость |
Mc |
104,72 |
70,42 |
99,41 |
рад |
. |
||||||||||
с |
||||||||||||||||
выс |
0 |
e |
13,257 |
|||||||||||||
Рабочая скорость |
выс |
99,41 |
33,14 |
рад |
. |
|||||||||||
раб |
с |
|||||||||||||||
3 |
3 |
|||||||||||||||
6