Расчет параметров контуров регулирования тока и скорости

Устойчивость и динамические показатели качества регулирования скорости АД определяются выбором параметров пропорциональной и интегральной составляющих передаточных функций регуляторов РС и РТ.

Эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД:

,

где - угловая скорость электромагнитного поля АД при его номинальной частоте питания ;

- для мощных АД общепромышленного исполнения.

Модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД:

,

где - критический момент двигателя.

,

где -электромеханическая постоянная времени привода, с;

- момент инерции привода, .

Статический коэффициент передачи преобразователя частоты:

,

где -напряжение питания двигателя;

-напряжение на входе преобразователя частоты.

- постоянная времени цепи управления ПЧ.

Статический коэффициент передачи тахогенератора:

,

где - максимальное задающее напряжение, В;

-максимальная угловая скорость двигателя, 1/с.

Статический коэффициент передачи датчика тока:

,

где -напряжение на выходе датчика тока при номинальном токе двигателя, В.

Регуляторы тока и скорости легко реализуются на операционных усилителях, осуществляющих одновременно с усилением необходимые математические операции над входными электрическими сигналами. Для получения ПИ-регулятора в цепи обратной связи операционного усилителя включают последовательно резистор и конденсатор.

Передаточные функции ПИ-регуляторов скорости и тока:

,

.

Статический коэффициент передачи регулятора скорости:

где ;

,

где .

Статический коэффициент передачи регулятора тока:

.

Коэффициент интегральной составляющей ПИ-регуляторов скорости и тока:

- постоянная интегрирования регуляторов.

.

Рисунок 4.1 Структурная схема системы управления

Структурная схема подъемной установки

Структурная схема подъемной установки представлена на рисунке 5.1, где звено 14 включает в себя преобразователь частоты и асинхронный двигатель, передаточное устройство – усилитель 20 (коэффициент передачи равен 77), механическая часть привода представлена усилителем 21 (коэффициент передачи равен 0,0000097).

Нагрузка двигателя имеет две составляющие: элемент 25, учитывающий вес поднимаемого груза; переменная составляющая, учитывающая изменение длины подъемного каната в процессе работы, представленная на схеме усилителем 24 с коэффициентом передачи 100.

Система управления приводом построена по принципу подчиненного регулирования координат. Она включает в себя пропорционально – интегральный регулятор скорости, он реализован на элементах 10, 11 и 12, и пропорционально – интегральный регулятор тока, реализованный на элементах 15, 16 и 17.

Блок задания программы движения выполнен на интеграторах 3, 5, 7, 9 и усилителях 2, 4, 6, 8.

Блок задания программы движения формирует диаграмму скорости в зависимости от положения скипа в стволе. Каждый участок диаграммы скорости формируется по сигналу соответствующего датчика. Работа датчиков смоделирована нелинейными элементами 26, 29, 32, усилителями 27, 30, 33 и блоками 28, 31 и 34.

Рисунок 5.1 Структурная схема подъемной установки

Переходные процессы

В результате моделирования динамических процессов в системе управления подъемным двигателем на основе структурной схемы подъемной установки получены зависимости момента, скорости и положения скипа в стволе от времени. Переходные процессы, происходящие в системе управления электроприводом подъемной установки, изображены на рисунке 6.1.

Участок 1 – 2 на рисунке 6.1 формируется блоками 1, 2, 3 (рисунок 4.1) по команде загрузочного устройства.

Участок 3 – 4 (период основного ускорения) формируется по сигналу датчика (элементы 32, 33, 34).

Блоки 6, 7 задают программу движения на участке 4 – 5 (участок основного движения).

Когда скип достигнет второго датчика (элементы 29, 30, 31), то датчик подает команду основного замедления (участок 5 – 6). При движении на участке 6 – 7 скип доходит до третьего датчика, который выдает команду на стопорение (участок 7 – 8).

Отличие диаграммы скорости, формируемой по положению скипа в стволе, от диаграммы заданной программным устройством – участок 2-3. Величина участка зависит от загрузки скипа. При большей загрузке скорость скипа меньше расчетной, поэтому за время участка 2 – 3 система дотягивает скип до выхода из направляющих.

Рисунок 6.1 Переходные процессы