2.3 Сквозная характеристика преобразователя

U_d(U_y) = U_do-U_y/U_onM

Таблица 3

Uy	-6	-4	-2	0	2	4	6
Ud	-166,3	-110,8	-55,42	0	55,42	110,8	166,3

Рисунок 8 - Сквозная характеристика ТП в программе ElectroPrivod Результирующий коэффициент усиления определяем как:

k_п = k_сифу*k_свп = 3,89*14,66 = 57,03.

2.4 Внешняя характеристика

Внешняя характеристика преобразователя U_d = f(Id), являющаяся зависимостью среднего выпрямленного напряжения преобразователя от тока нагрузки, строится для непрерывного и прерывистого тока.

В режиме непрерывного тока она представляет собой уравнение прямой: Ud = Udo * cos α - ΔUγ –Id*Rn- ΔUa,

где ΔUγ - падение напряжения от перекрытия анодов вентилей;

Rn - активное выходное сопротивление преобразователя;

ΔUa - падение напряжения в вентилях (0,7 - 1 В).

В преобразователях средней и большой мощности Ua и Id*Rn малы и можно принять: Ud = Udo * cos а - ΔUγ.

В [3, 1-21] приведены значения ΔUγ/(X_a*Id) для мостовой схемы выпрямления, где Ха – ин16дуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора.

ΔU_y 1(Х_а * Id) = 0,955 => ΔUγ = 0,955*Xa*Id

Таблица 4

Id	0	4	8	12	16	20
Ud, α мин	512,7	449	385,5	321,9	258,3	194,7
Ud, α макс	-507,3	-574	-650,7	-717,4	-754,1	-880,8

Рисунок 9 - Внешняя характеристика в программе ElectroPrivod

Х_а = L_a * ɷ₀ = 0,053 * 314,16 = 16,65;

X_d = L_d * ɷ ₀ = 0,1056 * 314,16 = 33,17.

3 Параметры силовой цепи

Рисунок 10 - Параметры силовой цепи в программе ElectroPrivod

1) Сопротивление силовой цепи:

R_S= R_Я + R_др + R_a = 1,47 + 0,05 + 0,44314 = 1.96314 Ом.

2) Индуктивность силовой цепи:

L_S = L_Я + L_др + L_a = 0,00945 + 0,06497 + 0,11729 = 0,19171 Ом. Динамические параметры системы:

1) суммарный момент инерции двигателя и механизма —

J_s = J_Д + J_M = 0,056 +0,028 = 0,084 кг/м²;

2) электромагнитная постоянная —

3) электромеханическая постоянная —

Т_м = Js*Rs*k_Д² = 0,084*1,96314*0,3745² = 0,02313 с.

4 Синтез системы автоматического управления

Произведём синтез двухконтурной системы подчиненного регулирования. Структурная схема системы имеет следующий вид:

Рисунок 11 - Структурная схема двухконтурной системы подчиненного

регулирования

4.1 Расчет контура регулирования тока

Контур регулирования тока в системе ТП-Д: регулятор тока пропорционально-интегральный; а_Т = 2, ζ= 0,707 и максимальное перерегулирование 4,3%. При вращении якоря контур тока является статическим по заданию, при заторможенном якоре - астатическим 1-го порядка.

4.1.1 Датчик тока

Датчик тока - обычно это шунт и усилитель с потенциальным разделением входной и выходной цепей - выбирается в соответствии со следующими условиями:

а) Iн.ш. ≥ Imax = λ₁*I_H

б) Uвых.дт.мах ≤ 10 В = U_{y max}.

I_max = λ₁*I_H = 2,5*19.6 = 49A

Номинальный ток шунта выбирается из следующего ряда: 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000 А. Выбираем I_Ш.Н = 50 А.

Номинальное напряжение шунтов унифицировано, оно составляет 150 мВ. Таким образом

Усилитель повышает напряжение, снимаемое с шунта, до величины, максимальное значение которой в курсовом проекте может быть принято равным 10 В. Коэффициент передачи датчика тока и коэффициент усиления могут быть определены:

U _дт = К_ш * К _у * I_MAKC ≤ U_{у mах}

где К_у - коэффициент передачи по напряжению усилителя.

Тогда: К_Т = К_ш*К_у = 0,003 * 68,027 = 0,204081

Проверим: U_дт = 0,003*68.027*49 = 9,99B < U_ymax = 10В

Рисунок 12 - Расчет датчика тока в программе ElectroPrivod

4.1.2 Регулятор тока

Выбор передаточной функции и параметров регулятора тока в точном соответствии со структурной схемой по рис. 5 трудно реализуем. Поэтому ее упрощают, обеспечив при этом удовлетворительное соответствие расчетных динамических свойств контура экспериментальным.

Упрощение исходной структурной схемы состоит, во-первых, в объединении в одну результирующую τ₁ всех малых постоянных времени контура. К ним относятся T_ф и T_п.

c

примем Т_ф = 0,005 с.

Тогда τ₁=Т_п+Т_ф= 0,00167 + 0,005 = 0,00667с.

Второе упрощение исходной структурной схемы состоит в разрыве цепи внутренней обратной связи по ЭДС якоря двигателя: предполагается, что переходные процессы в оптимизированном контуре тока, в котором скомпенсирована постоянная времени Т_э, протекают и заканчиваются существенно быстрее, чем протекают механические переходные процессы. Это допущение приводит к тому, что расчетные величины, как максимума, так и установившегося значения тока оказываются меньше реальных, причем их расхождения тем больше, чем больше ускорение системы в переходном режиме. При необходимости в контур вводят элементы, обеспечивающие то же действие на схему, что и ЭДС якоря.

Таким образом, расчетная структурная схема контура тока приобретает следующий вид:

Рисунок 13 - Структурная схема контура ток

При настройке контура параметры регулятора тока рассчитываются по следующим соотношениям:

где

Тогда передаточная функция регулятора тока:

Таким образом, при этих условиях регулятор тока оказывается

пропорционально-интегральным.

Передаточная функция замкнутого контура тока:

Передаточная функция замкнутого контура тока:

Рисунок 14 - Переходная характеристика разомкнутого контура тока

Перерегулирование: σ = 0%

Время переходного процессам, = 0,45 с.

Рисунок 15 - Переходная характеристика замкнутого контура тока с

ПИ-регулятором

Перерегулирование: ≈ 3,2% Время переходного процесса: t, = 0,19 с.

Рисунок 16 - Параметры контура тока в программе ElectroPrivod