Расчет системы автоматического управления - Курсовая работа

Электропривод - электромеханическая система, состоящая из преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Функциональные элементы: · Регулятор (Р) предназначен для управления процессами, протекающими в электроприводе. · Электромеханический преобразователь - двигатель, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надежную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях. При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями: · Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.Момент нагрузки Мэ=35 Нм Максимальный момент Ммакс=54 Нм Частота вращения n=3000 об/минЭлектродвигатель выбирается исходя из эквивалентного момента на валу и требуемой скорости вращения По следующим данным выбрали электродвигатель: М э=30 Нм n тр =3000 об/мин Ток In=56 А Момент номинальный М н =36,6 Нм Обмоточные данные: Число витков обмотки якоря=117 Определим номинальный ток возбужденияТахогенератор применяется для осуществления отрицательной обратной связи по скорости с целью повышения жесткости механических характеристик электропривода.Рассчитаем фазное напряжение вторичной обмотки Рассчитаем фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора с учетом запаса Кс=1.1, это коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети. Кр= 1.1,это коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов. Определим действующее значение тока вторичной обмоткиВентили выбирают по среднему значению выпрямленого тока с учетом возможной перегрузки и по максимальному значению обратного напряжения. Ім= (2.2ч2.5) Іян=2.5*55,4=138,6 А Определим среднее значение тока через вентиль Рассчитаем максимальное значение обратного напряжения Рассчитаем действительную величину среднего значения выпрямленного напряженияОпределяем минимальный ток ян=0.1*55.44=5,544 А Требуемая суммарная индуктивность якорной цепи, обеспечивающая непрерывность тока двигателя определяется по выражению: Гн m=3 - число фаз преобразователя, соответствующее числу перекрытий за один период анодного напряжения для трехфазной нулевой схемы. ? - угловая частота переменного тока;Индуктивность обмотки якоря рассчитывается по формуле для двигателей с без компенсационной обмоткой где n двn принимаем как n=1000 об/мин - частота вращения двигателя.Активное сопротивление обмотки трансформатора рассчитывается по формуле 0.03 - относительная величина активной составляющей напряжения короткого замыкания силового трансформатора.Составляем предполагаемую структурную схему системы автоматического управления в установившемся режиме. Uзд - задающее напряжение; Нд - помеха от изменения нагрузки двигателя; Помеха от изменения нагрузки преобразователя и двигателя, приведенное к выходу системы равно hnпр = hn*Кд=1,47*14,04=20.63 рад/с Относительная помеха от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на верхнем пределе диапазона регулирования (ВПДР-1) определяется следующим выражением: А на нижнем пределе диапазона регулирования (НПДР - 2): D=120,диапазон регулирования.Приняв приращение напряжения преобразователя ?UD =hn =65 В, находим по характеристике Ud =f(?) соответствующее приращение угла отпирания тиристоров и рассчитываем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР: КТ1 = В/эл.град Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР Кр2 =60,3 получилось значительно меньше требуемого Ктр2 =116,3; поэтому для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо ввести промежуточный усилитель. Учитывая, что усилитель имеет достаточно большую помеху дрейфа нуля, используем в системе полный коэффициент усиления и принимаем его для дальнейших расчетов Ку =150. Относительная помеха дрейфа нуля усилителя приведенная к выходу на ВПДР: h’др*Ку*Ксифу*Кт1*Кд=150 * 11.25*1,47*3.1*15*10-3=115,3 рад/с на НПДР: h’др*Ку*Ксифу*Кт2*Кд=150 * 11.25*5*1.

Содержание

Введение

1. Исходные данные к проекту

2. Предварительные расчеты по выбору элементов системы автоматического управления

2.1 Выбор электродвигателя

2.2 Выбор тахогенератора

2.3 Расчет и выбор трансформатора

2.4 Выбор вентилей и тиристора

2.5 Определение расчетных параметров якорной цепи

2.5.1 Определение требуемой индуктивности якорной цепи

2.5.2 Определение индуктивности якоря двигателя и фазы трансформатора

2.5.3 Определение суммарного активного сопротивления якорной цепи

3. Расчет статических показателей элементов системы автоматического управления

4. Расчет динамики системы автоматического управления

4.1 Анализ устойчивости системы автоматического управления

4.2 Синтез корректирующего устройства

Используемая литература электродвигатель автоматический управление индуктивность

Теория автоматического управления (ТАУ) - научная дисциплина, изучающая процессы автоматического управления объектами разной физической природы. При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их проектированию.

Электрический привод - это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Современный электропривод - это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60%) и главным источником механической энергии в промышленности.

Электропривод - электромеханическая система, состоящая из преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Функциональные элементы: · Регулятор (Р) предназначен для управления процессами, протекающими в электроприводе.

· Электрический преобразователь предназначен для преобразования электрической энергии сети в регулируемое напряжение постоянного или переменного тока.

· Электромеханический преобразователь - двигатель, предназначен для преобразования электрической энергии в механическую.

· Механический преобразователь может изменять скорость вращения двигателя.

· Управляющее воздействие.

· Исполнительный орган.

Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надежную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.

При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями: · Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.

· Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надежный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.

· Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Классификация электроприводов: По типу управления и задаче управления.

По характеру движения.

По наличию и характеру передаточного устройства.

По роду тока.

По степени важности выполняемых операций.

Высокая эффективность применения автоматизированного регулируемого, подтверждена многолетним мировым опытом. Применение регулируемого электропривода позволяет оптимизировать работу электродвигателей, исключить непроизводительное потребление электроэнергии, а в системах теплоснабжения и водоснабжения, помимо этого, обеспечить значительную экономию тепла (до 10%) и снижение водопотребления (до 20%).

Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

Структурная схема служит для определения функциональных частей, их назначения и взаимосвязей.

Функциональная схема предназначена для определения характера процессов, протекающих в отдельных функциональных цепях или установке в целом.