Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка

Интервал 6. Замедление от скорости прямого хода до пониженной

скорости.

Продолжительность интервала 6:

[pic]

Путь, пройденный столом на интервале 6:

[pic]

Момент двигателя на интервале 6:

[pic]

[pic]

Интервал 9. Замедление от пониженной скорости до остановки.

Продолжительность интервала 9:

[pic]

Путь, пройденный столом на интервале 9:

[pic]

Момент двигателя на интервале 9:

[pic]

[pic]

Интервал 10. Разгон до скорости обратного хода.

Продолжительность интервала 10:

[pic]

[pic]

Путь, пройденный столом на интервале 10:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 10:

[pic]

[pic]

Интервал 12. Замедление от скорости обратного хода до остановки.

Продолжительность интервала 12:

[pic]

Путь, пройденный столом на интервале 12:

[pic]

Момент двигателя на интервале 12:

[pic]

[pic]

Интервал 2. Подход детали к резцу с постоянной скоростью.

Путь, пройденный столом на интервале 2:

[pic]

[pic]

Продолжительность интервала 2:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 2:

[pic]

Интервал 8. Отход детали от резца с постоянной скоростью.

Путь, пройденный столом на интервале 8:

[pic]

[pic]

Продолжительность интервала 8:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 8:

[pic]

Интервал 3. Резание на пониженной скорости

Путь, пройденный столом на интервале 3 (принимается):

[pic]

Продолжительность интервала 3:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 3:

[pic]

Интервал 7. Резание на пониженной скорости

Путь, пройденный столом на интервале 7 (принимается):

[pic]

Продолжительность интервала 7:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 7:

[pic]

Интервал 5. Резание на скорости прямого хода

Путь, пройденный столом на интервале 5 (принимается):

[pic]

[pic]

Продолжительность интервала 5:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 5:

[pic]

Интервал 11. Возврат со скоростью обратного хода

Путь, пройденный столом на интервале 11:

[pic]

[pic]

Продолжительность интервала 11:

[pic]

[pic]

Момент двигателя на интервале 5:

[pic]

Нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя представлены на рисунке

4:

4 Проверка двигателя по нагреву

Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного

момента. Используя нагрузочную диаграмму находим эквивалентный по нагреву

момент за цикл работы привода. Для нормального теплового состояния

двигателя необходимо, чтобы эквивалентный момент был не больше номинального

момента двигателя.

Эквивалентный момент за цикл работы:

[pic]

[pic]

Условие [pic] выполняется - [pic], следовательно выбранный двигатель

подходит по нагреву.

Запас по нагреву:

[pic]

[pic]

ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

1 ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Номинальное выпрямленное напряжение и номинальный выпрямленный ток

преобразователя принимаем из ряда стандартных значений по ГОСТ 6827-76

(ближайшее большее по сравнению с номинальным напряжением и током

двигателя)[3].

Принимаем UdN = 230 В; IdN = 800 А.

Выбираем стандартный преобразователь комплектного тиристорного

электропривода серии КТЭУ [4]. Выбираем двухкомплектный реверсивный

преобразователь, схема соединения комплектов встречно-параллельная,

управление комплектами раздельное, каждый комплект выполнен по трехфазной

мостовой схеме.

Номинальное напряжение комплектного электропривода равно

номинальному напряжению двигателя: Uном = 220 В. Номинальный ток

комплектного электропривода выбирается по номинальному току

преобразователя: Iном = 800 А.

Выбираем тип комплектного электропривода:

КТЭУ-800/220-13212-УХЛ4.

2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Силовой трансформатор предназначен для согласования напряжения сети

(Uс = 380 В) с номинальным напряжением преобразователя.

Номинальное линейное напряжение вторичных обмоток (расчетное):

[pic]

[pic]

Номинальный линейный ток вторичных обмоток (расчетный):

[pic]

[pic]

Выбираем трансформатор типа ТСП (или ТСЗП), трехфазный,

двухобмоточный, сухой с естественным воздушным охлаждением, открытого

исполнения [2, таб. 3.1]

Таблица 3

Данные выбранного трансформатора

|Параметр |Значение |

|Тип трансформатора |ТСЗП-250/0,7 |

|Способ соединения первичной и вторичной |Звезда - звезда |

|обмоток | |

|Номинальная мощность |SТ = 235 кВА |

|Номинальное линейное напряжение первичных |U1N = 380 В |

|обмоток | |

|Номинальное линейное напряжение вторичных |U2N = 208 В |

|обмоток | |

|Номинальный линейный ток вторичных обмоток |I2N = 635 В |

|Потери КЗ |РК = 3800 Вт |

|Относительно напряжение короткого замыкания|uK = 4,5% |

Рассчитываем параметры трансформатора:

Коэффициент трансформации:

[pic]

[pic]

Номинальный линейный ток первичных обмоток:

[pic]

[pic]

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

[pic]

[pic]

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

[pic]

[pic]

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

[pic]

[pic]

Индуктивное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

[pic]

[pic]

Индуктивность фазы трансформатора:

[pic], где

?с - угловая частота сети ([pic]).

[pic]

3 выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий редактор включается в цепь выпрямленного тока с целью

уменьшения его переменной составляющей. Пульсации выпрямленного тока должны

быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя.

ЭДС преобразователя при угле управления ? = 0:

[pic]

[pic]

Минимальная суммарная (эквивалентная) индуктивность якорной цепи по

условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

[pic], где

kU - коэффициент пульсаций напряжения (для трехфазной мостовой схемы

принимаем kU =0,13),

р - пульсность преобразователя (для мостовой трехфазной схемы р = 6)

[pic]

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

[pic]

[pic]

Так как расчетная индуктивность оказалась отрицательной,

сглаживающий реактор не требуется. Собственной индуктивности якорной цепи

достаточно для ограничения пульсаций тока.

4 принципиальная электрическая схема силовой части

Принципиальная схема выбирается по [4]. Для номинального тока Iном =

800 А выбираем схему, приведенную на рис. 1.3 [4]:

На рисунке 5 приведена схема силовой части электропривода с

номинальным током 800, 1000 А при напряжении 220, 440 В. Защитные

автоматические выключатели QF1, QF2 установлены последовательно с

тиристорами. Для неоперативного отключения электродвигателя от тиристорного

преобразователя (ТП) используется рубильник QS. Силовой трансформатор ТМ

присоединяется к высоковольтной сети 6 или 10 кВ через шкаф высоковольтного

ввода (ШВВ). При напряжении питания 380 В ТП подключается к сети через

анодные реакторы LF и автоматические выключатели QF3, QF4.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

1 РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

Электрическую часть системы ТП-Д можно представить в виде следующей

полной расчетной схемы:

От полной схемы можно перейти к эквивалентной схеме, где все

индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность LЭ, а все

активные сопротивления в одно эквивалентное сопротивление RЭ.

Определим эквивалентные параметры ТП-Д.

Фиктивное активное сопротивление преобразователя обусловленное

коммутацией тиристоров:

[pic]

[pic]

Эквивалентное сопротивление якорной цепи:

[pic]

[pic]

Эквивалентная индуктивность якорной цепи:

[pic]

[pic]

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи:

[pic]

[pic]

Коэффициент зователя:

[pic], где

Uy max = 10 В - максимальное напряжение управления СИФУ.

[pic]

2 Переход к системе относительных единиц

Для дальнейших расчетов все параметры и переменные системы

представим в относительных единицах. Общая формула перехода к относительным

единицам имеет вид:

[pic], где

y - значение величины в системе относительных единиц;

Y - значение физической величины в исходной системе единиц;

Yб - базисное значение, выраженное в той же системе единиц, что и

величина Y.

Принимаем базисные величины:

Базисное напряжение для силовой части:

[pic]

Базисный ток для силовой части:

[pic]

Базисная скорость:

[pic]

Базисный момент:

[pic]

Базисное напряжение для системы регулирования (принято):

[pic]

Базисный ток для системы регулирования (принято):

[pic]

Базисное сопротивление для системы регулирования:

[pic]

[pic]

Далее используем следующие переменные в относительных единицах

(о.е.):

Напряжение управления преобразователя в о.е.:

[pic]

ЭДС преобразователя в о.е.:

[pic]

ЭДС якоря двигателя в о.е.:

[pic]

Ток якоря в о.е.:

[pic]

Момент статического сопротивления в о.е.:

[pic]

Скорость двигателя в о.е.:

[pic]

Определим параметры объекта управления в о.е.

Эквивалентное сопротивление якорной цепи в о.е.:

[pic]

[pic]

Коэффициент преобразователя в о.е.:

[pic]

[pic]

Механическая постоянная времени:

[pic]

[pic]

Электромеханическая постоянная времени:

[pic], где

? - магнитный поток в о.е. (при однозонном регулировании скорости ?

= 1).

[pic]

3 структурная схема объекта управления

На структурной схеме объекта управления (рис. 8) представлены

следующие звенья:

ТП - тиристорный преобразователь (безынерционное звено);

ЯЦ - якорная цепь двигателя (апериодическое звено с постоянной

времени Тэ);

МЧ - механическая часть привода (интегрирующее звено с постоянной

времени Тj).

В объекте присутствует внутренняя обратная связь по скорости. На

объект управления воздействуют напряжение управления ТП (управляющее

воздействие) и момент сопротивления (возмущающее воздействие). Звено

умножения на поток связывает переменные электрической и механической части

привода.

ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

в настоящее время в электроприводе при создании системы

автоматического управления нашел применение принцип подчиненного

регулирования с последовательной коррекцией.

Системы подчиненного регулирования выполняются по определенной

многоконтурной структуре (см. рис. 9).

Сущность построения таких систем заключается в следующем:

объект управления представляется в виде цепочки последовательно соединенных

звеньев с передаточными функциями W01(p), W02(p), …, W0i-1(p), W0i(p),

выходными параметрами которых являются контролируемые координаты объекта:

напряжение, ток, скорость и т.д.

Количество регуляторов с передаточными функциями Wр1(p), Wр2(p), …, Wрi(р)

в СПР устанавливается равным количеству регулируемых величин. Все

регуляторы соединяются последовательно, так что выход одного является

входом другого. Кроме того на вход каждого регулятора подается

отрицательная обратная связь по той переменной, которая регулируется данным

регулятором. В результате этого в системе образуются как бы вложенные друг

в друга контуры регулирования. Таким образом, число контуров регулирования

равно количеству регулируемых координат объекта.

Каждый внутренний контур управления подчинен следующему по порядку внешнему

контуру, т.е. выходной сигнал регулятора любого внешнего контура является

задающим для последующего, заключенного в него, контура. В итоге все

внутренние контуры работают как подчиненные задаче регулирования выходной

координаты системы.

Ограничение любой координаты достигается ограничением ее задания, т.е.

выходного сигнала регулятора, внешнего по отношению к рассматриваемому

контуру.

На выходе регулирующей части системы управления устанавливается фильтр.

Постоянная времени Т? этого фильтра является основным параметром системы

авторегулирования и определяет важнейшие свойства системы.

Синтез регуляторов СПР осуществляется методом последовательной коррекции

(начиная с внутреннего контура и кончая внешним). Практически при выборе

передаточной функции регулятора Wpi(p) i-го контура стремятся решить две

основные задачи:

обеспечить за счет действия регулятора компенсацию наиболее существенных

инерционностей объекта, входящих в данных контур, и тем самым улучшить

быстродействие системы;

обеспечить определенный порядок астатизма данного контура за счет введения

Страницы: 1, 2, 3