МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Вятский государственный университет

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок»

Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Системы управления электроприводов»

Тема: «Разработка замкнутой системы управления ПЧ-АД»

Выполнил студент гр. ЭиЭ-410-9: Шутов К.В.

Руководитель проекта: Ишутинов Д. В.

Киров, 2015

Содержание

Введение 4

Исходные данные 5

Таблица 2 – Технические характеристики двигателя двигателя 5АМX132S4 5

Разработка структурной схемы системы управления ПЧ-АД 9

Выбор вида и расчет параметров регулятора скорости 11

Разработка функциональной схемы системы управления 13

Краткое описание состава и работы 14

Разработка принципиальной схемы подключения 15

Краткое описание комплектного ПЧ 15

Преобразователи частоты SJ700 имеют усовершенствованную функцию бессенсорного векторного контроля, которая делает возможным пусковой момент 200% при 0,3 Гц. Сочетание высокой скорости выполнения операций, усовершенствованного регулятора тока и функции подавления перегрузки по току и напряжению обеспечивает предотвращение отключения инвертора во время разгона и замедления. Автоматическая настройка упрощает установку параметров двигателя. Инверторы SJ700 идеально подходят для применения в случаях, когда требуется высокий пусковой момент, например в подъемных кранах, экструдерах (прессах), а также подъемных механизмах. Поддерживают различные протоколы промышленной связи, что позволяет легко интегрировать преобразователи во многие системы управления и автоматизации. 16

Краткое описание состава и работы 17

На входе ПЧ ставится автоматический выключатель (QF1), предназначенный для защиты ПЧ от перегрузки и короткого замыкания. С помощью контактора KM1 реализована нулевая блокировка. Коммандоаппарат (SM1) служит для переключения скоростей при пуске и реверсе. Для измерения частоты вращения применяется тахогенератор (BR1). При появлении сигнала на программируемой клемме 11 срабатывает промежуточное реле (KV5.1) включая сигнальную лампу (HL2) ”Перегрузка”. В нормальном режиме работы клеммы AL0 и AL1 замкнуты, лампа (HL1) ”Работа” включена. Тормозной резистор (R1) служит для рассеивания мощности двигателя (M1). Резисторы R2, R3, R4 служат для регулировки напряжения с выходов тахогенератора. (А2) – блок питания с выходным напряжением 24 В. 17

Расчёт и выбор элементов принципиальной схемы 18

Промежуточное реле 18

Командоаппарат 18

Лампы накаливания 18

Автоматический выключатель 18

Блока питания 19

Выбор тахогенератора 19

Выбор резисторов 19

Параметрирование 20

Расчёт статических механических характеристик и рабочих скоростей (частот) 23

Моделирование 25

Заключение 29

29

Библиографический список 30

Введение

Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

В наше время большое применение нашел частотно-регулируемый привод. Его используют в конвейерных системах, резательных автоматах, управлении приводами мешалок, насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п. Всё большую популярность ЧРП приобретает в городском электротранспорте, особенно в троллейбусах. Применение позволяет: повысить точность регулирования и снизить расход электроэнергии в случае переменной нагрузки. Во многих установках на регулируемый электропривод возлагаются задачи не только плавного регулирования момента и скорости вращения электродвигателя, но и задачи замедления и торможения элементов установки. Классическим решением такой задачи является система привода с асинхронным двигателем с преобразователем частоты, оснащённым тормозным переключателем с тормозным резистором. При этом в режиме замедления/торможения электродвигатель работает как генератор, преобразуя механическую энергию в электрическую, которая в итоге рассеивается на тормозном резисторе. Типичными установками, в которых циклы разгона чередуются с циклами замедления являются подъёмники, лифты, центрифуги, намоточные машины и т.п.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать замкнутую систему автоматического управления электроприводом механизма поворота. В ходе работы будут разработаны структурная, функциональная и принципиальная схема замкнутой системы управления ПЧ-АД, расчет и выбор элементов схемы, произведено параметрирование выбранного ПЧ, выбор и расчет параметров регулятора скорости и статических механических характеристик, в пакете MatLab расчитаны динамические режимы работы ЭП.

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные курсовой работы
Параметр	Значение
Количество скоростей	2
Способ задания скорости	Дискретный
Устройство задания скорости	Коммандоаппарат
Индикация режимов работы	Работа, Перегрузка
Диапазон регулирования скорости,	25
Статическая ошибка регулирования скорости, , %	2

Таблица 2 – Технические характеристики двигателя двигателя 5АМX132S4
Параметр	Значение	Ед. изм.
Номинальная мощность, Pн	7.5	кВт
Номинальная частота вращения,	1450	об/мин
КПД ,	87.5	%
Номинальный ток при 380В , Iн	15.3	А
Номинальный момент, Мн	49.4	Нм
Отношение пускового момента к номинальному, mн	2.1
Отношение критического момента к номинальному, mk	2.8
Динамический момент инерции ротора,	0.032

Таблица 3 – Технические данные механизма поворота
Параметр	Значение	Ед. изм.
Jм =Jт	0.022	кг м2
J1	0.01	кг м2
J2	0.04	кг м2
J3	0.016	кг м2
J4	0.033	кг м2
J5	0.17	кг м2
Jпл	450	кг м2
Z1	17	-
Z2	41	-
Z3	17	-
Z4	47	-
Z5	13	-
Zпл	79	-
Cм	10	Н м 104
Сзш	30	Н м 105
nпл	30	Об/мин
Мс	1300	Н м
	0.8	-
tп=tт	0.3	р
t01=t02	3.0	c
	360	гр
Mс.о.=k Mc	0.7	Н м

На рисунке 1 представлена кинематическая схема механизма поворота:

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма поворота.

На рисунке 2 представлена тахограмма и нагрузочные диаграммы:

Рисунок 2 – Тахограмма и нагрузочные диаграммы.