3 Динамика сау рэп

3.1 Составление структурной схемы в соответствии с заданным порядком астатизма и функциональным назначением электропривода

Структура САУ РЭП реализует идею подчиненного регулирования с последовательной коррекцией. Данная система является астатической системой первого порядка (системой однократного интегрирования).

Рисунок 3.1 – Структурная схема РЭП

Регулятор во внутреннем токовом контуре РЭП представляется ПИ-регулятором с передаточной функцией , полученной в результате суммирования усилительного и интегрирующего звена , где – коэффициент регулятора тока интегрирующий:

(3.1)

где – некомпенсируемая постоянная времени.

(3.2)

(3.3)

где ; . Тогда .

Учитывая, что , получим:

(3.4)

Рисунок 3.2 – Структура регулятора тока

Величины сопротивлений и рассчитаны в п.2.3: , . Учитывая, что и , принимаем емкость конденсатора C 60 мкФ.

Регулятор во внешнем контуре скорости РЭП является П-регулятором с коэффициентом усиления . Регулятор реализован на операционном усилителе, охваченном обратной связью.

Рисунок 3.3 – Структура регулятора скорости

Задатчик интенсивности, коэффициенты обратной связи, нелинейные элементы схемы 3.3 рассчитаны ранее.

Тиристорный преобразователь является апериодическим звеном САУ со следующей передаточной функцией:

(3.5)

где .

Электрическая часть двигателя (статор) имеет передаточную функцию:

(3.6)

где .

Статический ток, соответствующий приложенной нагрузке:

. (3.7)

Механическая часть двигателя (ротор) имеет передаточную функцию:

(3.8)

3.2 Расчет переходных процессов в рэп

Переходный процесс по определенному параметру представляет собой графическое решение дифференциального уравнения, описывающего движение исследуемой системы по соответствующей координате. Поэтому переходные процессы по току и скорости в РЭП рассчитываются на основе решения соответствующих дифференциальных уравнений.

3.2.1 Составление дифференциальных уравнений в форме Коши и уравнений связи

Система дифференциальных уравнений составляется на основе структурной схемы, показанной на рисунке 3.1. На схеме выходные и выходные параметры звеньев, в знаменателе передаточных функций которых содержится оператор p, обозначаются через и y с соответствующими индексами. Нелинейные звенья НЗ1 и НЗ2 представлены в виде функций F1 и F2 соответственно. Дифференциальные уравнения, описывающие каждое из указанных звеньев, получают путем преобразования их передаточных функций. Уравнения, записанные в форме Коши, имеют следующий вид:

1. интегральная часть регулятора тока:

2. тиристорный преобразователь:

3. электрическая часть двигателя (статор):

4. механическая часть двигателя (ротор):

Входные параметры описываются следующими алгебраическими уравнениями:

1. 

2. 

3. 

4. 

3.2.2 Составление таблицы исходных расчетных данных для реализации стандартных программ построения переходных процессов в рэп

Расчет переходных процессов по току и скорости осуществляется на основе стандартной программы «РЭП-СЭП». Решение системы уравнений, приведенных в п.3.2.1, производится методом Рунге-Кутта с автоматическим выбором шага.

Таблица 3.1 – Исходные данные для программы «РЭП-СЭП»

№	Параметр	Идентификатор	Значение и единица измерения	Наименование параметра
1			0,244 c	Время переходного процесса
2			7,78	Коэффициент передачи регулятора скорости
3			7,78	Коэффициент передачи регулятора тока
4			0,84	Коэффициент передачи интегральной части
5			31,17	Коэффициент передачи тиристорного преобразователя
6			0,01 c	Постоянная времени тиристорного преобразователя
7				Коэффициент передачи Д1
8			0,025 c	Электромагнитная постоянная времени
9				Коэффициент передачи Д2
10				Коэффициент обратной связи по току
11				Коэффициент обратной связи по скорости
12			10 В	Напряжение задания
13			0,53…10,6 А	Статический ток нагрузки
14			0,061 с	Механическая постоянная времени
15			3,42 В	Напряжение сравнения в НЗ1
16			0,15 В	Напряжение сравнения в НЗ2
17			В	Выходное напряжение с ПИ-регулятора
18			В	ЭДС тиристорного преобразователя
19			А	Сила тока
20				Скорость электродвигателя

Параметры принимаются по результатам расчета предыдущего этапа, поэтому в случае пуска в холостую эти параметры принимаются равными нулю. Расчет производится для четырех этапов: пуск в холостую, наброс нагрузки, снятие нагрузки, генераторное торможение. При набросе нагрузки статический ток принимают равным номинальному току двигателя. Задающее напряжение при генераторном напряжении снижается до 57 В.