Типовая система управляемый преобразователь-двигатель с суммирующим

Доклад

 

Добрый день, меня зовут…. и тема моей курсовой работы «Модернизация автоматизированного электропривода путем замены устаревшей серии двигателя постоянного тока (ДПТ) серии ___________(Рн=__________кВт) на новую серию – 2ПБ_____________(Рн= ____________кВт), схема преобразовательного устройства _____________________________________.

В настоящее время основной серией электрических машин постоянного тока является серия 2П. Изготовление машин постоянного тока общего назначения серий П, ПБС и ПР практически прекращено. Машины этих серий могут быть заменены соответствующими машинами серии 2П. При выполнении данной курсовой работы была проведена модернизация автоматизированного электропривода путем замены устаревшей серии двигателей постоянного тока (ДПТ) серии Пна новую серию – 2П.

Машины этой серии предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах. По сравнению с предшествующими сериями у машин серии 2П повышена перегрузочная способность, расширены диапазон регулирования частоты вращения, улучшены динамические свойства, уменьшены шум и вибрации, повышена мощность на единицу массы, увеличены надежность и ресурс работы. Двигатели серии 2П выполняются с полным числом добавочных полюсов. Двигатели изготовляются с независимым возбуждением. Напряжение возбуждения 110 или 220 В независимо от номинального напряжения якоря. Питание ДПТ может осуществляться от источника постоянного тока и от тиристорного преобразователя. При питании от тиристорного преобразователя допустимый ток якоря уменьшается в зависимости от схемы выпрямления и электромагнитной постоянной времени якорной цепи. Устойчивая работа ДПТ обеспечивается схемой управления электропривода. Средний срок службы ДПТ — 12 лет, средний ресурс — 30000 ч. Вероятность безотказной работы ДПТ при доверительной вероятности 0,8 и наработке 2000 ч — 0,9.

Двигатели типа 2П...Г выполняются с тахогенератором типа ТС1. Тахогенераторы имеют закрытое встроенное исполнение (якорь генератора жестко закреплен на валу якоря ДПТ). Возбуждение тахогенератора — от постоянных магнитов. Режим работы ДПТ — продолжительный S1. Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке возбуждения: для ДПТ типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО, 2ПБ — 2Iном в течение 60 с; для типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО — 3 Iном в течение 10 с; для типа 2ПБ - 4 Iном в течение 10 с.

Направление вращения ДПТ независимого возбуждения — реверсивные. Частота вращения регулируется изменением напряжения на якоре (в сторону уменьшения) и ослаблением потока возбуждения (в сторону повышения).

Двигатели допускают длительную работу при номинальном напряжении возбуждения и с пониженной частотой вращения до 1 об/мин при токах якоря, не превышающих Iном для ДПТ типа 2ПФ, (0,9 ÷ 1) Iном для ДПТ типа 2ПБ, (0,75 ÷ 0,85) Iном для ДПТ типа 2ПО.

Двигатели защищенного исполнения с самовентиляцией (2ПН) допускают работу с номинальным током якоря при снижении частоты вращения до 0,85nном в течение 1 ч.

Серия 2П охватывает диапазон напряжений от 110 до 440 В и частот вращения от 500 до 3000 об/мин.

На основании исходных данных для модернизации автоматизированного электропривода были произведены следующие расчёты:

* Расчёт номинальных величин двигателя (угловой частоты вращения ротора в номинальном режиме, суммарное сопротивление якорной цепи двигателя, мощность потребляемая двигателем из сети, номинальный ток якоря двигателя).

* Была построена естественная электромеханическая характеристика двигателя

* Рассчитан контур тока двигателя.

* Произведен расчёт контура скорости и выбран тахогенератор постоянного тока.

* Определено качество переходных процессов, как необходимое условие работоспособности замкнутой автоматизированной системы управления электроприводом, по частотному амплитудно-фазовому методу Найквиста построены ЛАЧХ и ЛФЧХ двигателя и сделан вывод, что рассматриваемая система устойчива так как ЛАЧХ отрицательна, а ЛФЧХ не переходит за значение f = - p.

* Рассчитаны и выбраны основные элементы тиристорного преобразователя.

* А также произведен расчет и выбор электрических параметров силового трансформатора

* Выбор тиристоров

* Выбор сглаживающего дросселя

* Расчёт величины ёмкости фильтра тахогенератора

* Определена передаточная функция разомкнутой и замкнутой системы управления автоматизированным электроприводом.

В результате курсовой работы:

Был произведен расчет и выбор компонентов силовой части привода. Существуют различные методики выбора силового трансформатора, тиристорных комплектов, но все они сводятся к одному – обеспечить оптимальный режим питания двигателя, при котором затраты энергии будут минимальны, но в то же время должен обеспечиваться максимальный необходимый динамический запас по напряжению, обеспечивающий стабильность характеристик привода в переходных режимах. Результатом этой части работы является выбор комплектного тиристорного преобразователя, соответствующего рассчитанным характеристикам.

 

Исследованы статические характеристики привода – обеспечивает ли он необходимый диапазон регулирования скорости и ее стабильность при различных нагрузках, и, соответственно, поиск оптимальной системы питания, расчет параметров настройки регуляторов для получения максимально жесткой электромеханической характеристики. На данном этапе осуществлен переход от простой схемы «двигатель – источник питания (сеть или ТП)» к полноценной замкнутой автоматической системе управления электроприводом (САУ ЭП), включающей в себя два контура управления: внутренний – токовый, внешний – по скорости. Таким образом реализуется идея подчиненного регулирования с последовательной коррекцией: регуляторы тока и скорости включены последовательно, как последовательные корректирующие звенья, обработка сигнала в них производится с учетом влияния всех обратных связей (ОС).

 

Типовая система управляемый преобразователь-двигатель с суммирующим

Усилителем.

 

Широкое применение в электроприводах постоянного тока получили статические и

астатические системы непрерывного действия стабилизации скорости двигателя постоянного

тока при изменении нагрузки на его валу, обеспечивающие регулирование скорости и ее

стабилизацию с высокой точностью в статических и динамических режимах,

функциональная схема подобной системы приведена на рисунке 4.1. Она содержит двигатель

постоянного тока М, преобразователь U, промежуточный усилитель А, измерительный

элемент АW (сумматор) и обратные связи. В качестве преобразователей в таких системах

электропривода используются генераторы постоянного тока, электромашинные, магнитные и

полупроводниковые (транзисторные и тиристорные) управляемые выпрямители.

Рисунок 4.1 – Функциональная схема системы УП-ДПТ.

ОПИСАНИЕ

AWE-сумматор

A -Промежуточный усилитель

U-преобразователь

uA-скорей всего датчик тока

u-датчик напряжения

L(M)- катушка

M1- двигатель постоянного тока

BR1- тахогенератор

 

В качестве промежуточных усилителей в электроприводах используются

электромашинные, магнитные, транзисторные и интегральные усилители.

В системах электропривода применяются три основные жёсткие обратные связи: по

скорости, напряжению и току двигателя, а также их различные комбинации.

Для усвоения работы системы в целом целесообразно рассмотреть систему с

раздельными связями, а затем в комплексе.

Рассмотрим типовые узлы, которые применяются в управлении электроприводами,

поддерживающие заданные переменные на требуемом уровне с высокой точностью.

Изображения узлов упрощены и представлены в форме удобной для изучения. Каждый

входящий в узел элемент сохраняет свои принципиальные особенности, подлежащие учету

при рассмотрении его действия.

Предполагается, что преобразователь усиливает входные сигналы и имеет

коэффициент усиления (передачи) зависящий от входной или выходной переменной. В

частных случаях этот коэффициент считается постоянным. Второй особенностью

преобразователя считается то, что он имеет выходное сопротивление, на котором выходной

ток создает падение напряжения (иногда поддающееся учету). В динамике преобразователь

считается либо безинерционным, либо инерционным элементом, эквивалентным по

действию апериодическому или колебательному звену. Постоянные времени

преобразователя могут также зависеть от переменных, двигатель постоянного тока

независимого возбуждения, в динамике при управлении изменениями напряжения якоря

считается эквивалентным по действию колебательному динамическому звену.

Тахогенераторы считаются безинерционными элементами с выходным напряжением,

пропорциональным скорости. Источники задающих напряжений и напряжений сравнения

принимаются имеющими бесконечно большие мощности и внутренние сопротивления,

равные нулю. Упругие механические звенья считаются безинерционными и

подчиняющимися закону Гука.

Особое внимание следует уделять обратным связям, т.к. изучая возможности каждой

связи можно решать вопросы выбора типовых узлов - их схем и параметров. Для

обеспечения точного поддержания переменных на заданном уровне необходимо рассмотреть

типовые узлы систем управления электроприводами, позволяющие поддерживать

постоянство напряжения, тока, скорости, вращающего момента и мощности двигателей;

привести физические описания действия обратных связей и с их помощью точного

поддержания заданных переменных.