Разработка узлов электрической защиты электропривода

    

    

_В

    

    

_А

    

    

_Ом

 
 
 
 
 
 

    Где:

• Uтг – номинальное напряжение тахогенератора в системе
• Iтг – номинальный ток тахогенератора в системе

    Сопротивление резистивного делителя:

    

    

_Ом

 

    В качестве делителя принимаем  проволочный резистор ПВЭР-15 с сопротивлением  r = 330 Ом.

    3.2 Ограничение форcировок замкнутой системы

    Коэффициент усиления системы по управляющему воздействию:

    

    

 
 

    Синхронная  скорость:

    

    

_1/рад

 
 

_В

_В

 
 
 
 
 
 
 
 

Коэффициент форсировки:

 
 
 

Заданный:

Следовательно принимаем меры по ограничению форсировок, вводя 2 последовательно  соединённых стабилитрона с напряжением пробоя:

_В

 

Выбираем  стабилитроны марки  Д816А-19,8-24,2В. 

    3.3 Статический расчет  токовой отсечки

    Статический расчет ведется в  системе, содержащей обратную связь по скорости и по току с отсечкой. В качестве датчика тока используется датчик активного типа содержащий измерительный шунт и промежуточный усилитель.

    Общий вид датчика тока:

    

                  Рис. 3.2. Принципиальная схема  датчика тока 

    Найдем  коэффициент усиления датчика тока:

    

   А

  В

 

 

 
 
 
 

 

_В

 

 

 
 
 
 

    Расчет  тока отсечки и  тока упора:

 

 

_А

 

 

_А

 
 
 
 

    Уставка нечувствительности нелинейного элемента, включенного на выходе датчика тока:

 

 

_В

 
 

    Нелинейный  элемент реализуется  двумя встречно включенными  стабилитронами с  пробивным напряжением 3,5 В. Выбираем стабилитрон КС139А на 3,5-4,3В;

    

    Остаточное  напряжение тиристорного преобразователя  в режиме упора:

 

 

_В

 
 

    Соответствующее напряжение на входе  делителя напряжения:

 

 

_В

 
 
 

    Требуемый максимальный сигнал обратной связи по току при упоре с максимальной скорости:

 

 

_В

 
 

    Приращение  выхода датчика тока в период действия токовой отсечки:

 

 

_В

 
 

    Требуемый коэффициент обратной связи по току реализуется  потенциометрическим  делителем, скоммутированным на выходе нелинейного  элемента:

 

 

 
 
 

    Так как коэффициент обратной связи по току больше единицы, то вместо потенциометрическтого делителя необходимо устанавливать электронный усилитель с соответствующим коэффициентом усиления. Схема датчика тока тогда приобретает следующий вид:

    

    Рис. 3.3. Принципиальная схема датчика тока с электронным усилителем

 

 

    4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ  СИСТЕМЫ.

    Передаточная  функция по управляющему воздействию имеет  вид:

 

    После подстановки необходимых  значений:

 

    Характеристическое  уравнение имеет  вид:

    

    Исследуем на устойчивость по критерию Гурвица:

    

    

    

    

 
 
 
 
 
    

    

 
 
 

    Так как определитель D>0, то система устойчива и не нуждается в коррекции.

    Разделим  характеристическое уравнение системы на а₀ и определим коэффициенты Вышнеградского:.

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Согласно  диаграмме Вышнеградского: переходный процесс устойчивый и имеет апериодический характер.

 

                           Диаграмма Вышнеградского: 

 Коэффициентом передаточной функции по управляющему воздействию при р³

 

 пренебрегаем  и разделим её числитель  со знаменателем на свободный член знаменателя.

 Построим  график переходного  процесса по скорости в схеме с общим  сумматором.

    Коэффициентом передаточной функции  по управляющему воздействию при р ³ пренебрегаем и разделим её числитель со знаменателем на свободный член знаменателя.

 

 

 

 

 
 
 
 
 

 Частота ожидаемых колебаний  системы:

 

 

_Гц

 

 Коэффициент затухания переходного  процесса:

 

 

 
 
 

    Угол  нагрузки:

 

 

 

    Тогда аналитическое выражение  графика переходного  процесса в относительных  единицах будет иметь  вид: 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 4.1. график переходного  процесса по скорости в относительных  единицах 

   Проверим  правильность полученного  графика в программном  пакете MatLab (Simulinc).

   

 
 

    5. РАСЧЁТ СИСТЕМЫ  ПОДЧИНЁННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.

    5.1. Расчёт обратной связи по току и регулятора тока.

    Оптимизация производится для  обеспечения в  замкнутой системе  показателей приближенных к заданным. Регуляторы реализованы на УБСР-АИР  с унифицированным  выходом датчика 10 В.

 Выбор аппаратной базы датчиков и регуляторов:

   Коэффициент обратной связи по току:

 

 

_Ом

 
 
 

    Коэффициент обратной связи по напряжению:

    

    

_{В с/рад}

 
 
    

    

   Принимаем некомпенсируемую постоянную времени внутреннего  контура тока на уровне:

      с

    Так как Тм>4Тэ, то допустим условный разрыв внутренней обратной связи по противо ЭДС, и передаточная функция будет иметь вид:

   

    Поскольку модульный оптимум  имеет большее  быстродействие, синтез регулятора тока ведется  по модульному оптимуму:

   

   

   

 
 
   

   

 
 
 

    Регулятор тока имеет пропорционально-интегрирующую структуру, принципиальная схема реализации имеет вид:

    

 

    Принципиальная  схема регулятора тока Рис. 5.1.

   Зададимся для начала: Co=1∙10 ^-6 Ф

   

_Ф

   

   

_Ом

   

   

_Ом

 
 
 
 

    Расчёт  токоограничения в системе подчинённого регулирования.

    

   С учётом передаточной функции регулятора замкнутого контура  тока:

                           
 

   

   

   Фрагмент  схемы:

   

   Для условия максимального  тока имеем:

   I_max∙K_dt = U_зтmax

   

   

_В

 
 

   Для ограничения U_зтmax ставятся ограничительные стабилитроны с напряжением пробоя на уровне U_пр = U_зтmax. Выбираем стабилитроны типа Д814В на 9-10,5В.

5.2 Расчет обратной  связи по скорости  и регулятора скорости.

   С учётом проведенного синтеза контура  скорости и с учётом передаточной функции  замкнутого контура тока в виде объект по скорости будет представлен передаточной функцией:

   

   Настроим регулятор на модульный оптимум: