МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт - ИК

Специальность - Автоматизация технологических процессов и производств (в нефтегазовой отрасли)

Кафедра - ИКСУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Курсовая работа

Студент, группа 8291 __________ Сизнев А.Б. (подпись)

Руководитель __________ доцент кафедры ИКСУ,

(подпись) Леонов С.В.

__________

(дата)

Томск – 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра_____________________

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой____________(И.О.Ф.)

^{(Подпись, дата)}

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсовой работы

Студенту гр. 8291 Сизнёву Александру Борисовичу

1. Тема курсовой работы проектирование и исследование системы управления асинхронным электродвигателем

(утверждена приказом ректора (распоряжением декана) от____№___

2. Срок сдачи студентом готовой работы_____________________

3. Условия исходных данных в работе

Асинхронный двигатель. Вариант 3.

Ограничения на диаграмму работы двигателя:

Скорость не больше 100 рад/сек

Момент от 0 до 5 Нм

Мах длительность 1 мин.

Min длительность 10 секунд

Температура 25 град

Напряжение питания 220 В

Исходные данные

Содержание

Введение 4

Глава I 5

1.1 Построение диаграммы работы двигателя 5

1.2 Выбор электродвигателя 6

1.3 Выбор силового драйвера 11

1.4 Выбор датчика тока 13

1.5 Выбор датчика скорости 14

1.6 Выбор микроконтроллера 15

Глава II 17

Настройка и синтез регуляторов методом модульного оптимума 17

1.1 Расчет контура тока 18

1.2 Расчет контура скорости 20

Глава III 22

Моделирование привода в пакете Simulink. 22

Заключение 24

Список использованной литературы 25

Введение

Появление электрических машин существенно улучшило экономические показатели всех предприятий и производств. Их используют в различных отраслях, начиная от пищевой, заканчивая металлургической. Применение электродвигателей позволяет решать ряд задач для обеспечения жизнедеятельности человечества. Эти машины имеют неоспоримые преимущества, такие как сохранение экологической обстановки, высокая производительность, надежность работы, использование экологически чистого источника энергии.

В настоящее время широко распространены автоматизированные электроприводы. Они позволяют автоматизировать процессы производства, при этом позволяют увеличивать количественные и качественные показатели производства. Происходит сокращение тяжелого человеческого труда.

Основной задачей систем управления электроприводом является регулирование состояния объекта. Это регулирование основано на последовательном выполнении ряда операций:

Получение сведений о состоянии объекта регулирования и окружающей среды;

Обработка полученных сигналов с целью наиболее эффективного приведения объекта регулирования в требуемое состояние.

Одна из наиболее важных системных задач – организация работы системы датчиков обратной связи, которая объединяет все компоненты управления электромеханической системы в единый комплекс. Этот этап предусмотрен в данной курсовой работе.

Глава I

1.1 Построение диаграммы работы двигателя

Исходя их исходных данных, работа двигателя разбита на 5 различных временных отрезков, на которых угловая скорость и момент двигателя также различны. Построим диаграмму работу.

Рисунок 1. Диаграмма работы двигателя

1.2 Выбор электродвигателя

Исходя из заданных характеристик и диаграммы работы исполнительного механизма на первом этапе необходимо определить продолжительность включенного состояния электропривода и среднюю мощность за цикл работы.

Первоначально рассчитаем среднеквадратичную мощность за цикл работы по формуле:

, где

i=1..5;

P_i для каждого интервала времени найдем по формуле:

Итак, определим среднеквадратичную мощность за цикл работы:

Продолжительность включения ПВ находится по формуле:

Так как в работе нашего электропривода пауз нет, продолжительность включения равна 100.

На основе определенных среднеквадратичной мощности и продолжительности включения производим выбор электродвигателя. При этом мощность двигателя должна быть больше среднеквадратичной мощности:

где =1,2 – 1,4

Выберем =1,4.

Скорость двигателя должна быть больше или равна максимальной скорости двигателя в рабочем цикле:

Также номинальный крутящий момент должен быть больше или равен максимальному крутящему моменту:

Итак, исходя из всех трех полученных условий, определим характеристики электродвигателя:

Мощность: 45 Вт.

Угловая скорость: 32 рад/с.

Вращающий момент: 2,0 Н*м.