76

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 6

1.1 Технические данные электродвигателя 6

1.2 Требования к системе управления электроприводом. 7

Динамический момент изменяется в пределах : 11

11

1.3 Выбор принципиальной схемы главных цепей и структурной электрической схемы системы. 13

2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА. 15

2.1 Определение параметров главных цепей. 15

2.3 Расчет потокосцеплений. 22

Определим амплитудное значение ЭДС взаимоиндукции: 22

В 22

22

22

22

22

В 22

22

22

22

2.2 Выбор силовых ключей АИН 22

Таблица 2.2.1 – Технические параметры силовых модулей IRG7PH42UDPBF 24

2.3 Выбор силовых вентилей выпрямителя 25

На основе полученных результатов выбираем конденсаторы силового фильтра по каталогу [4], например К50- 560мкФ 800В, со следующими техническими данными: 27

2.5 Выбор анодного реактора 27

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 31

3.1 Сравнение возможных вариантов и выбор структуры СУЭП 31

3.2 Математическое описание объекта управления 33

3.3 Определение передаточных функций и звеньев объекта управления. 39

3.4 Линеаризация системы управления. Синтез системы управления, ограничение координат. 41

3.5 Выбор датчиков. 48

3.6 Выбор задающего устройства. 49

3.7 Реализация управляющего устройства 50

55

4.3 Моделирование основных режимов СУЭП, оценка динамических и статических показателей системы. 58

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 76

ВВЕДЕНИЕ.

Системы регулирования машин, рабочий орган которых для нормального течения технологического процесса должен либо на отдельных этапах работы, либо в каждый момент времени занимать в пространстве строго фиксированные положения, называются позиционными. К числу таких машин относятся все подъёмно – транспортные машины, одноковшовые экскаваторы, ряд металлорежущих и деревообрабатывающих станков, манипуляторы и роботы различного назначения и другие аналогичные им машины и установки.

Системы регулирования положения представляют собой класс систем с чрезвычайно широким диапазоном назначений. Они находят применение в различных промышленных установках и роботах в качестве систем наведения антенн, оптических телескопов и т.д. Мощность исполнительных двигателей составляет от единиц и десятков ватт до десятков и сотен киловатт, их питание осуществляется от тиристорных преобразователей или транзисторных усилителей мощности.

В зависимости от конкретных требований возможны следующие варианты автоматического регулирования положения:

1. точное позиционирование электропривода в заданных точках пути по дискретным сигналам путевых датчиков (точный останов электропривода);

2. непрерывное автоматическое регулирование положения по отклонению в целях осуществления дозированных перемещений;

3. непрерывное регулирование положения по отклонению по заданной программе (программно – управляемый позиционный электропривод);

4. непрерывное автоматическое регулирование положения по отклонению при произвольно изменяющемся сигнале задания (позиционный следящий электропривод).

Задача точного останова электропривода сводится к автоматическому отключению двигателя и наложению механического тормоза в такой точке пути, из которой электропривод за время торможения, двигаясь по инерции, перемещается в заданную точку пути с требуемой точностью. Если принять, что отключение двигателя и наложение механического тормоза происходит одновременно и усилие тормоза возрастает до установленного значения скачком, то весь процесс точного останова можно разделить на два этапа. Первый этап обусловлен наличием собственного времени срабатывания аппаратуры в схеме управления электроприводом. По истечении времени срабатывания аппаратуры двигатель отключается от сети, и накладывается механический тормоз. Наступает второй этап процесса останова, во время которого запасённая во всех движущихся массах системе кинетическая энергия расходуется на совершение работы по преодолению сил статического сопротивления движению на проходимом при этом пути.

Контроль положения осуществляется с помощью датчиков, которые в аналоговой или дискретной форме дают информацию о перемещении рабочего органа механизма на протяжении всего пути. В качестве датчиков используются сельсины, вращающиеся трансформаторы, импульсные и цифровые датчики.

Сейчас наиболее распространены два вида систем электропривода с НПЧ и преобразователем частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Такая система состоит из преобразователя переменного тока промышленной частоты в постоянный ток и автономного инвертора напряжения АИН (либо АИТ), которые преобразуют напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока требуемой частоты.

Таким образом, задачей данного курсового проекта является изучение физических особенностей позиционных электроприводов, условий, обеспечивающих требуемую точность позиционирования и динамические показатели качества регулирования при определённом способе позиционирования.

1. Требования к системе управления электроприводом

1.1 Технические данные электродвигателя

В соответствии с заданием в проекте будет использоваться двигатель типа: 5А200L8.

Параметры асинхронного двигателя[http://www.motor23.vdnh.ru/1173872061]:

- номинальная мощность двигателя Р_н =22 кВт;

- номинальное напряжение U_н=380 В;

- номинальное скольжение S_н=4 %;

- критическое скольжение S_н=13,5 %;

- номинальный КПД: _н=0.89 %;

- синхронная частота вращения n=730 об/мин;

- номинальный коэффициент мощности cos _н=0,84;

- кратность максимального момента: М_max/M_н=2;

- кратность пускового момента: М_п/М_н=1.8;

- кратность минимального момента: М_max/М_min=2.6;

- кратность пускового тока: I_п/I_н=6,6;

- момент инерции J_дв=0,462 кгм²;

высота оси вращения двигателя h=200 мм.

1.2 Требования к системе управления электроприводом.

В соответствии с заданием на курсовой проект необходимо разработать систему управления электроприводом со следующими требованиями и параметрами:

1. Тип двигателя - 5А200L8;

2. Обрабатываемые перемещения: м

3. Допустимая статическая ошибка:

Воспользуемся векторной системой управления.

Дополнительные требования к системе управления электроприводом:

 наложение тормоза после останова;

 удобство управления, диагностики и наладки;

 минимальные габариты, масса и стоимость;

 требования техники безопасности и охраны труда;

 требования противопожарной безопасности;

 защита от радиопомех и подавление собственных радиопомех;

 энергетические показатели.

1.3. Кинематическая и расчетная механическая схема электропривода

Кинематическая схема электропривода представлена на рисунке 1.2:

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема электропривода.

В электроприводе используется АДКЗР типа 5А200L8. Вал двигателя цилиндрический диаметром 60 мм. Максимальный момент равен 576 Нм. Для соединения вала ЭД с валом редуктора, а также для выполнения торможения используем тормозную муфту УВ3138 [http://www http://tau-rus.com/mufta-tormoz_UV] с номинальным крутящим моментом .

Таблица 1.1— Характеристики муфты УВ3138 [6].

Максимальный крутящий момент Мкр, нМ	Наружный диаметр D,мм	Момент инерции Jм.т., кгм2	Масса, m кг	Кат. номер и тип муфты
630	525	0,026	80	УВ3138

Для соединения редуктора и передачи «винт-гайка» используем муфту типа BKL.

Таблица1.2—Характеристики муфты BK2 800[7]

Максимальный крутящий	d1, d2,мм		Момент инерции	Масса	Кат. номер и
момент Mк,мм	мин	макс	J, кгм2	m, кг	тип муфты
800	40	75	0,00162	5,7	BK2 800

(1.3.1)

Номинальный момент электродвигателя:

(1.3.2)

Радиус приведения:

(1.3.3)

Приведенный момент механизма:

где F_мех – механическая сила, Н;

Суммарный момент инерции системы:

(1.3.4)

(1.3.5)

Момент нагрузки, приведенный к валу двигателя:

_{Рассмотрим двухмассовую систему:}

Рисунок 1.2.2 — двухмассовая система ЭП

_{Для анализа ЭП необходимо перейти от двухмассовой системы к одномассовой.}

_{От двухмассовой системы перейдем к одномассовой:}

Рисунок 1.2.3— одномассовая система ЭП

Для построения системы управления электроприводом определим области изменения статического и динамического моментов.

Статический момент :

_{Рисунок 1.2.4—Область работы ЭП в статике.}