5.3 Расчет параметров объекта регулирования

В системе ТП-Д в объект управления входят Тиристорный преобразователь и электродвигатель. Динамика систем ЭП, а так же выбор параметров элементов определяются изменением регулируемых величин во времени. Необходимо принимать во внимание следующие факторы:

1) температурные процессы в обмотках машин, максимальную температуру;

2) механические процессы в системе электропривода, максимальные вращающие моменты и угловые скорости;

3) электромагнитные процессы в электрических машинах и дросселях, максимальные напряжения;

4. температурные процессы в вентилях, максимальную температуру р-п -переходов;

5. переходные процессы в преобразователях, максимальную частоту среза системы;

6. электромагнитные процессы в элементах преобразователей, максимальную нагрузку вентилей по напряжению.

Определим полное сопротивление якорной цепи двигателя:

R_ЯЦ ⁼ R_ЯД+2R_m+2R_ур +2R_Д + R_K (5.3.1)

где R_yp =0,001 Oм - сопротивление уравнительного реактора; R_Д - динамическое сопротивление тиристора; R_K - коммутационное сопротивление тиристора.

(5.3.2)

где U_m = 2 - классификационное падение на тиристорах;

I_mн- среднее значение тока, проходящего через тиристор.

(5.3.3)

Коммутационное сопротивление тиристора определяется:

(5.3.4)

Где m-число фаз преобразователя.

Сопротивление якоря двигателя определяется:

(5.3.5.)

R_яд = 1,24 • (0,03 + 0,014) + 0,0195 = 0,07406 Ом

где ∆U_m = (4÷2)В ~ падения напряжения на щетках;

(5.3.6)

R_щ- сопротивление щеточного контакта.

Определим номинальный коэффициент двигателя:

(5.3.7)

Передаточный коэффициент определяется:

(5.3.8)

Определим жесткость механической характеристики:

(5.3.9)

Для определения электромагнитной постоянной времени, определим индуктивность якорной цепи:

L_Яц = L_mp = 0,000095Гн

где L_mp- приведенная индуктивность трансформаторa, L_яд--- мГн

Электромагнитная постоянная времени:

(5.3.10)

Определим электромеханическую постоянную времени:

(5.3.11)

где ∑J - приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции механических элементов привода.

6 Структурная схема сар

Элементами структурной схемы являются элементарные динамические звенья и сумматоры. Структурная схема составляется на основе функциональной схемы, согласно которой определяются блоки, через которые проходит сигнал управления. Все элементы системы нужно представить их передаточными функциями.

Передаточная функция ТП вместе с системой импульсно - фазового управления, как правило, апроксимируется апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени в пределах 0,006÷0,01с, что обусловлено дискретностью подачи отпирающих импульсов и особенностью работы тиристорного преобразователя.

(6.0)

где Umn — выходное напряжение ТП, В;

U_y - напряжение, подаваемое на вход СИФУ; Kmn - коэффициент передачи ТП.

Коэффициент передачи ТП изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения и рассчитывается с использованием регулировочных характеристик E_do = f(a).

(6.1)

где ∆ Ed— относительное значение ЭДС тиристорного преобразователя; U_y — относительное значение напряжения управления.

Электродвигатель постоянного тока, при подключении обмотки возбуждения к постоянному напряжению, работает с постоянным магнитным потоком.

Передаточная функция двигателя имеет вид:

(6.2)

Т.к. 4Т_Я < Т_м; 4*0,0008 < 0,025, то

(6.3)

при этом

Решая эту систему уравнений, найдём T₁ и Т₂;

Т₂ = 0,024; Т₁=0,001

(6.4)

Якорная цепь ДПТ описывается передаточной функцией:

(6.5)

Передаточная функция механической части:

(6.6)

Для настройки регулирования скорости двигателя используем в качестве регулятора скорости пропорциональный регулятор (П-регулятор), в качестве регулятора тока пропорционально-интегрирующий (ПИ-регулятор).

Передаточная функция регулятора тока определяется:

(6.7)

(6.8)

Т_оп - малая постоянная времени токового контура, которая определяется:

Т_оп= 2 • Т_тп = 2 • 0,006 = 0,012 (6.9)

Коэффициент обратной связи по току определяется:

К_от = К_дт К_ш = 325,7* 0,00015 = 0,049 (6.10)

Коэффициент датчика тока определяется:

(6.11)

где U_max =10 В - максимальный сигнал управления.

Коэффициент измерительного шунта определяется:

(6.12)

где U_mn— номинальное напряжение шунта; I_Ш - ток шунта.

При выборе шунта учитываем ток в якорной цепи двигателя.

Таблица 4 – Характеристики шунта

Тип	Класс точности	Номинальный ток, А	Номинальное падение напряжения, мВ
Р114/1	0,1	300	45

Τ_pm-постоянная времени регулятора тока, определяется:

Передаточная функция регулятора скорости определяется:

(6.13)

(6.14)

где Т_ос — малая постоянная времени контура скорости, которая определяется:

Т_ос = 4 • Т_тп = 4 • 0,006 = 0,024 (6.15)

К_ос ~ коэффициент обратной связи по скорости, который определяется:

где ω_max=ω_{max дв}- максимальная скорость двигателя

(6.16)

Датчиком скорости будем считать тахогенератор, передаточную функцию которого можно представить пропорциональным звеном:

W_тг(р)=К_тг= 0,086 (6.17)

Для нахождения передаточной функции произведем выбор тахогенератора при соблюдении условия:

N_mr≥n_дв

Таблица 5	- Характеристики тахогенератора
Тип	nmax, об/мин	f,Гц	Cуд, В/об/мин	Uв,В	Iв,,А	∆UA,%	G,Kг
ТГ-3	4000	50	0,015	27	0,1	0,1	0,5

K_mr - определяется:

(6.18)

Передаточная функция датчика тока определяется

W_дт(р) = К_от = 0,049