Функциональная схема регулируемого электропривода (рэп).

На рисунке 1 показана функциональная схема регулируемого электропривода на базе тиристорной станции управления типа БТУ-3601, разработанная всесоюзным НИИ релестроения (г. Чебоксары) и выпускаемых Чебоксарским электроаппаратным заводом.

В схеме функцию защиты тиристоров от выгорания при возможном коротком замыкании выполняют токоограничивающие реакторы L_р1 - L_р3. Функцию по согласованию напряжения нет надобности проводить, поскольку предполагается, что исполнительный двигатель выполнен на напряжение U_н=440В

Рассматриваемый привод работает по структуре подчиненного регулирования. Регуляторы РС, РТ выполняют роль корректирующих звеньев, обеспечивая оптимальный переходный процесс.

Рисунок 1 - Функциональная схема СЭП на базе БТУ 3601

Данные двигателя:

Н∙м - номинальный вращательный момент;

об/мин - номинальная частота вращения;

кВт - номинальная мощность;

А - номинальный ток;

В - номинальное напряжение;

мВб - номинальный магнитный поток;

кг∙м² - момент инерции;

рад/с² - максимальное ускорение;

мс - электрическая постоянная времени;

Ом - сопротивление якоря при 15^оС;

Ом - сопротивление добавочных полюсов при 15^оС;

мГн - индуктивность якорной цепи;

- число витков на полюс обмотки возбуждения;

Ом - сопротивление обмотки возбуждения при 15^оС;

мВб - максимальный магнитный поток;

А - максимальная намагничивающая сила.

Выбор требуемого электрооборудования

Выбор тиристорного преобразователя осуществляется по следующему условию:

Выбираем по [5] преобразователь типа КТЭ-50/440

Параметры преобразователя:

I_Н =50А – номинальный выпрямленный ток

m =6 – импульсность схемы выпрямления

В комплект ЭТУ 3601 также входят:

а) трансформатор типа ТСП-25/0,7-74 с данными: кВ∙А, В, %, Вт, Вт.

Проверяем условие:

;

,

где линейное напряжение тиристорного преобразователя определяется отношением среднего выпрямленного напряжения и коэффициента схемы (для трехфазной мостовой схемы ), т.е.

В, а фазный ток тиристорного преобразователя А. Отсюда видно, что условия выполняются, т.е.

(205В ≥ 151,82В);

(100А ≥ 81,7А);

б). сглаживающий дроссель типа ДС-100/0,2 с данными: А, мГн.

Расчет параметров структурной схемы

Коэффициент управляемого выпрямителя

значение выпрямленной ЭДС при α=0

Коэффициент нелинейного звена

.

Расчёт параметров трансформатора

а) полное сопротивление: , где

В - линейное напряжение к.з.;

А - номинальный ток вентильной обмотки, тогда

Ом;

б) активное сопротивление:

- потери к.з., следовательно, Ом;

в) индуктивное сопротивление:

Ом;

г) индуктивность трансформатора:

, отсюда

мГн.

Коэффициент использования двигателя

Примем

Коэффициент пульсации

По условию компенсации пульсации определяют необходимую индуктивность якорной цепи

мГн, где:

- отношение выпрямленной ЭДС первой гармоники к максимальной ЭДС (при α=0) , т.е =f(α)

где при

Индуктивность якорной цепи

Активное сопротивление якорной цепи

где сопротивление преобразователя

Ом

Сопротивление двигателя

Ом

Ом

Электромагнитная постоянная времен якорной цепи

с

Номинальная угловая скорость

Коэффициент двигателя

где с – постоянная двигателя, определяется:

Механическая постоянная времени

с

Момент стопорения

Так как то

Расчетный ток стопорения выбирается исходя из условия

то расчётный ток стопорения определяется как

где - максимальное значение ЭДС преобразования.

В

Расчётному току стопорения будет соответствовать расчётный момент стопорения

для измерения угловой скорости в качестве датчика скорости будем применять тахогенератор, выбор которого осуществляется согласно условию

Примем тахогенератор по [5]с номинальной угловой скоростью равной

Примем тахогенератор с параметрами:

Таблица 1 – Параметры тахогенератора

Тип	Iя.ном, А	Uном, В	Iв, А	Uв, В	m, кг
ПТ-22	0,5	230	0,35	55	75

Коэффициент тахогенератора

Коэффициент датчика тока в РЭП БТУ:

Коэффициент обратной связи по току

Коэффициент обратной связи по скорости

Синтез токового контура и построение соответствующих ЛАЧХ и ФЧХ

Задачей синтеза является определение передаточных функций корректирующих звеньев, т.е. при синтезе токового канала – определение передаточной функции регулятора тока согласно структурной схеме РЭП.

Задачей синтеза является определение передаточных функций корректирующих звеньев, т.е. при синтезе токового канала - определение передаточной функции регулятора тока согласно структурной схеме СЭП.

1) Объект регулирования:

.

Желаемая передаточная функция определяется для разомкнутого контура, т.е.

- интегральное звено.

> с.

Принимаем с - малая некомпенсированная постоянная времени, при которой тиристорный преобразователь способен нормально работать, - число пульсаций ТП.

2) Передаточная функция регулятора тока:

, где

- коэфф-т пропорциональности;

- постоянная интегрирования.

Таким образом, передаточная функция ПИ-регулятора тока будет описываться как:

.

3. Передаточная функция разомкнутого контура тока:

4) Передаточная функция замкнутого контура тока:

- контур тока представляет собой апериодическое звено с некомпенсированной постоянной времени с и коэффициентом пропорциональности .

5) Построение ЛАЧХ (логарифмических амплитудно-частотных

характеристик) для контура тока.

Построение ЛАЧХ (логарифмических амплитудо-частотных характе-ристик) для контура тока:

а) , [Дб], где

- амплитудная характеристика.

Желаемая передаточная функция:

- интегральное звено.

Частота среза:

с^-1 - точка пересечения.

Дб

ЛАЧХ вида «1»: .

Объект регулирования:

- апериодическое звено.

Частота сопряжения:

с^-1 - точка излома.

Коэффициент объекта регулирования: , тогда

Дб;

б) регулятор тока:

Т.к. , то

.

Т.е. для определения ЛАЧХ РТ графическим методом необходимо найти разность и .

Характерные точки и интервалы:

- интегральная составляющая («1»).

Точка, в которой Дб - точка пересечения, т.е.

с^-1.

Точка с^-1 - точка излома.

- пропорциональная составляющая.

, тогда как

Дб.

Строим ЛАЧХ

5) Построение ФЧХ (фазо-частотных характеристик) для контура тока:

ФЧХ: , где

- мнимая составляющая;

- действительная составляющая передаточной функции

Желаемая передаточная функция контура тока

.

Таким образом, ; .

.

Критерий устойчивости:

;

.

Тогда значение перерегулирования:

,

т.е. перерегулирование по току отсутствует. Строим ФЧХ (рис. 3).