2. Компоновка и расчёт статики сэп

2.1. Выбор структуры сау эп

Базовая структура САУ определяется на основании варианта технического задания на проектирование. В соответствии с заданием САУ будет многоконтурной с регулированием скорости (САР) или положения.

В качестве регуляторов могут быть применены операционные усилители или микропроцессоры. При выборе типа элементов САУ следует ориентироваться на отечественную систему УБСР-АИ или на агрегатные технические средства АСУ ТП [9].

2.2. Построение функциональной схемы сау

Функциональная схема САУ позволяет определить основные функциональные связи между звеньями системы. Примеры базовых функциональных схем САУ для отдельных технических заданий на курсовой проект приведены на рис. 2, где введены следующие обозначения: ЗУ – задающее устройство скорости (положения) ЭП; РТ, РС, РП – регуляторы тока, скорости и положения; ДТ, ДС, ДП – датчики тока и скорости двигателя; ДП – датчик положения; П – преобразователь; Д – электродвигатель; Р – редуктор; ХВ – ходовой винт; М – исполнительный механизм; - напряжения задания и обратной связи по скорости; - задание и отработка.

В отличие от приведенных схем, на принципиальной схеме, разрабатываемой в проекте, должны быть функционально раскрыты структуры регуляторов (П, ПИ, ПИД), датчиков регулируемых параметров (по основным блокам), силовых схем преобразователей с устройствами защиты, задающих устройств и устройств пуска - торможения ЭП. В пояснительной записке следует указать типы применяемой аппаратуры и её основные (номинальные) данные.

Рис. 2. Функциональные схемы САУ:

а – двухконтурная; б – трехконтурная следящая

2.3. Расчет статических характеристик сэп

При выполнении данного пункта необходимо рассчитать и построить механические характеристики двигателя в разомкнутой системе на верхней и нижней скоростях по уравнению

, (2.1)

где - статический момент на валу двигателя, - статическая (требуемая) мощность двигателя.

Статический ток якоря двигателя

. (2.2)

Определим основные точки характеристики на верхней и нижней скоростях двигателя в первой зоне управления

, ,

(2.3)

, .

При двухзонном управлении ослабление магнитного потока принимается . Соответственно основные точки на максимальной скорости

, .

На полученных механических характеристиках двигателя необходимо показать рабочие точки при граничных скоростях и моментах сопротивления и зону ограничения по условию коммутации во второй зоне управления. По характеристикам следует определить статизм разомкнутой системы на верхней и нижней скоростях ЭП по формулам

, . (2.4)

2.4. Выбор элементов сау и расчет параметров обратных связей

При использовании аналоговых регуляторов на базе операционных усилителей, например, регуляторов серии УБСР-АИ (рис. 3), коэффициент передачи обратной связи по скорости можно определить следующим образом:

, (2.5)

где - коэффициент передачи датчика скорости с учетом коэффициентов передачи потенциометра и сглаживающего RC-фильтра ; - коэффициент приведения обратной связи по скорости к задающему входу регулятора скорости, ; - номинальное значение управляющего напряжения задающего устройства (для элементов УБСР-АИ ).

В качестве датчиков скорости могут быть применены тахогенераторы постоянного тока типа ТМГ, ТГ, ТД, ПТ и др. Данные некоторых из них приведены в табл. П3.11. При выборе тахогенератора следует учитывать, что электродвигатели серии ПГТ содержат встроенные тахогенераторы ТГ-1.

Тахогенератор выбирается по номинальной скорости , которая должна быть не ниже максимальной скорости двигателя. Статическая характеристика тахогенератора считается линейной, а его коэффициент передачи

. (2.6)

Рис. 3. Функциональная схема включения датчика и регулятора скорости