Выбор функциональной схемы электропривода токарного станка. Передаточная функция управляемого силового преобразователя. Определение параметров структурной схемы управления. Расчет основных возмущающих воздействий. Настройка системы на технический оптимум.
При низкой оригинальности работы "Расчет и проектирование систем стабилизации частоты вращения электропривода", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Электропривод токарного станка будем разрабатывать на базе асинхронного двигателя с использованием частотного метода управления его скоростью вращения. Приведем общий вид функциональной схемы разрабатываемой системы управления с указанием ее звеньев (Рисунок 1): Рисунок 1 Функциональная схема системы управленияСледовательно, его выбор осуществляется по номинальному моменту, обеспечиваемой частоте вращения, а также по перегрузочной способности. Рассчитаем моменты, приведенные к валу двигателя по формуле : [Н•м] Произведем расчет требуемой максимальной частоты вращения по формуле : nнагр.верх= = =955,414 [об/мин] Произведем расчет требуемой мощности двигателя по формуле: [Вт] Сравним номинальный момент двигателя и номинальный момент нагрузки: Рдв.ном=Мдв.ном• ?дв.ном=Мдв.ном• •nдв.ном=>Как отмечалось выше, для управления скоростью вращения асинхронного двигателя будем использовать управляемый частотный преобразователь. С учетом этого выберем управляемый частотный преобразователь для рассматриваемого механизма: Управляемый частотный преобразователь ATV 71HU15M3 Его выбор обусловлен наличием обратных связей по току, которые делают систему более нечувствительной к помехам, а так же подходящими параметрами преобразователя по току, напряжению и частоте для данного двигателя. Преобразователь «Altivar 71» может обеспечивать два закона управления асинхронным двигателем: векторное управление потоком с обратной связью по скорости (вектор тока) или векторное управление потоком без обратной связи по скорости (вектор напряжения или тока). R1A R1C Релейный выход с переключающим контактом (R1C) программируемого реле R1 • Минимальная переключающая способность: 3 МА для 24 В c • Максимальная переключающая способность при активной нагрузке: 5В цепи обратной связи структурной схемы включен датчик скорости. Данный тип устройств выдает определенное количество импульсов, соответствующее перемещению вала. Требования к датчику(Из каталога Altivar): Импульсный датчик. Согласно требованиям был выбран импульсный датчик E40H8 - 3000-4-N-24 (Autonics). Его технические характеристики представлены в таблице 7.Модуль ЦПУ CP1L по своей конструкции и функциям является программируемым логическим контроллером (ПЛК) и выпускается в вариантах на 14, 20, 30 или 40 точек ввода/вывода.Передаточная функция асинхронного двигателя имеет вид [6]: Wад (p)= =В общем виде передаточная функция УСП, согласно формуле , имеет вид:
Величина запаздывания является бесконечно малой величиной, а постоянная времени является величиной того же порядка, что и запаздывание, следовательно передаточная функция управляемого силового преобразователя принимает вид :
По формуле рассчитывается величина коэффициента передачи управляемого силового преобразователя:Передаточная функция энкодера записывается в виде отношения выходного напряжения (2,5 (В) согласно документации), на номинальную скорость вращения двигателя (720 (об/мин)=75,4 (рад/с))При управлении асинхронным двигателем будем использовать такую разновидность векторного управления как трансвекторное управление. Такой принцип управления заключается в раздельном управлении магнитным потоком и моментом асинхронного двигателя с помощью независимых составляющих тока статора, соответствующих проекциям вектора тока на оси системы координат, ориентированной по направлению вектора магнитного потока. Данный принцип позволяет получить схему системы управления асинхронным двигателем, аналогичную эквивалентной схеме системы управления двигателем постоянного тока. Тогда общий вид структурной схемы рассматриваемой электромеханической системы будет иметь следующий вид (Рисунок 4): Рисунок 4 - Структурная схема Для расчета параметров передаточной функции потребуются значения параметров схемы замещения двигателя АИР80А4 в номинальном режиме (Таблица 4): R1, Ом X1, Ом R2, Ом X2, Ом Xm, ОмОдним из основных возмущающих воздействий двигателя является изменение его скорости вращения, обусловленное видом его механических характеристик.Колебания напряжения питающей сети определяются предельно допустимым значением суммы установившегося отклонения напряжения ?UY и размаха изменений напряжения ?UT в точках присоединения к электрическим сетям [5].При напряжении 0,38 КВ это значение равно ± 10 % от номинального напряжения: hучп= 0,1 • nдв.ном = 100 [об/мин]Основное возмущающее воздействие от энкодера при передаче им скорости вращения асинхронного двигателя будет определяться разрешением датчика: hдс= = ± 0,00033 [об/мин]Суммарная ошибка, влияющая на выходную величину системы, будет получена по формуле: h= hдпт hучп hдс=6 100 0,00033= 106,00033 [об/мин];Настроим систему на технический оптимум для объекта регулирования-апериодического звена второго порядка. Где - коэффициент объекта регулирования; , - постоянные времени объекта регулирования. При настройки системы на технический оптимум выполняется следующее соотношение: которое определяет передаточную функцию регулятора: , где данное выражение представим в виде соединения элементарных
План
Содержание
Реферат
1. Выбор функциональной схемы проектируемой системы
2. Расчет и выбор элементов системы управления
2.1 Расчет и выбор электродвигателя
2.2 Выбор и настройка преобразователя
2.3 Выбор датчика скорости
2.4. Выбор контроллера
3. Расчет передаточных функций системы управления
3.1 Передаточная функция двигателя
3.2 Передаточная функция управляемого силового преобразователя
