2. Расчет переходных процессов и определение показателей качества.

Для отображения переходных процессов на диаграммах, произведём моделирование пуска двигателя насосной установки и разгона его до номинальной скорости (ω_ном = 309,4рад/с;H _зд = H _ном = 62м) без обратного значения давления. При достижении номинальной скорости и требуемой высоты напора, в момент времени15сизменим значение расхода питьевой воды доQ _изм = 300м³/чи подадим сигал ступенчатым образом блоком “step”. Данное манипулирование значением расхода жидкости позволит проанализировать полученные данные и сделать необходимые выводы. Графики переходных процессов представлены на следующих рисунках:

Рисунок 6.7 - График зависимости напора от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.8 - График зависимости угловой скорости от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.9 - График зависимости расхода от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.10 - График зависимости статического момента от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.11 - График зависимости электромагнитного момента от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.12 - График зависимости действующего значения тока статора от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя

Рисунок 6.13 - График зависимости мгновенного значения тока статора от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

Рисунок 6.14 - График зависимости мгновенного значения тока ротора от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

В результате компьютерного имитационного моделирования были получены переходные процессы автоматизированного электропривода насосной установки для подачи питьевой воды на предприятие МНПЗ.

Определение показателей качества системы будет определяться такими параметрами, как величина регулирования, время регулирования и числом колебаний исходной величины до установившегося значения за время переходного процесса.

Для оценки перерегулирования нашей системы проанализируем график переходного процесса зависимости угловой скорости от времени, а именно рисунок 6.9. Как можно убедиться, перерегулирование будет очень низким, что объясняется наличием задатчика интенсивности. Таким образом колебательность системы можно принять близкой к нулю, так как значения не превосходят 5% от установившегося режима.

Быстродействие, определяемое временем достижения системой значения установившегося состояния, составляет порядка 5 секунд.

3. Расчет зависимости задающего воздействия от времени U₃ = f(t)для реализации технологического процесса за цикл работы.

Основная задача насоса – поддержание напора на заданном уровне (H_зд = 62 м).

Объект управления можно реализовать относительно напора Н на выходе трубопровода при переменном расходе Q воды. Это не трудно представить следующим уравнением:

(6.2)

где

С– коэффициент, зависит от свойств магистрали.

Из графиков видно, что переходные процессы при пуске протекают без значительных колебаний и отклонений регулируемой величины от заданного значения. Процесс пуска происходит с примерно постоянным ускорением. Стабилизация напора при изменении расхода происходит без резких скачков и колебаний.

Задание напора в данной имитационной модели организовано с помощью блока линейной интерполяции “LookupTable”. Окно настройки данного блока представлено на следующем рисунке:

Рисунок 6.15 – Основное окно настройки параметров линейной интерполяции LookUP Table

Данный блок позволяет задать закон изменения напора, которого необходимо достичь. В данном случае с помощью таблицы данных задан следующий линейный закон для напора: в начальный момент времени напор отсутствует и равен нулю. При истечении времени в 5 секунд, напор должен достичь отметки в 62 метра и остаться на этом уровне. 5 секунд выдержки времени, говорит о времени пуска двигателя. Характеристика отображающая данную зависимость изображена на следующем рисунке:

Рисунок 6.16 - График зависимости задания напора от времени во время пуска электродвигателя 5АМ250М2 от преобразователя частоты

4. Построение статических характеристик электропривода, соответствующих зависимости U₃ = f(t)за цикл работы.

Согласно выбранному закону частотного управления, а именно ψ₁ = constсIRкоспенсацией., построим семейство механических характеристик идеализированного асинхронного двигателя, при частотном управлении при квадратичном статическом моменте. Эти характеристики можно представить следующей системой уравнений:

(6.5)

где - относительная частота.

Подставим рассчитанные ранее значения в эту систему и используя программу MicrosoftOfficeExcel2007 построим ряд механических характеристик варьируя при этом значения относительной частоты от 1 до 0,6 с шагом в 0,2. Система примет следующий вид:

(6.6)

Построим семейство полученных механических характеристик в относительных единицах и изобразим их на следующем рисунке:

Рисунок 6.17 - Механические характеристики электродвигателя 5АМ250М2 при частотном управлении по закону ψ₁ = constсIRкоспенсацией.