;

Откуда с учётом коэффициента передачи канала отрицательной обратной связи:

;

И того что, , получается

Выбирая частоту среза равной , величина резистора вычисляется как:

Номинал резистора определяется величиной максимального напряжения задания на активный ток, которое ограничивается делителем на уровне:

;

Где, - номинальное значение активной составляющей тока статора:

;

При получим:

Принимаем из стандартного ряда .

8.3 Расчёт контура регулирования частоты вращения.

Внешний замкнутый контур регулирования частоты вращения осуществляет приведение переходных процессов по частоте вращения ротора АД к желаемой форме, а также обеспечивает нулевую ошибку регулирования в статических режимах (абсолютно жёсткие механические характеристики). Структурная схема контура, изображённая на рис. 8.4., включает в себя ПИ-регулятор частоты вращения РЧВ, внутренний контур регулирования активной составляющей тока статора , а также механическую часть асинхронного электропривода Мех, которая определяется приведённым суммарным моментом инерции ротора АД и механизма J.

При синтезе регулятора частоты вращения по момент сопротивления полагается равным нулю и делается допущение об отсутствии инерционности в контуре регулирования активного тока статора , в результате чего его передаточная функция соответствует безынерционному звену с коэффициентом передачи . Текущее значение поступает на регулятор с вычислителя частоты вращения ВЧВ по каналу отрицательной обратной связи с коэффициентом , который при равенстве входных резисторов РЧВ равен:

; (8.9)

Где, - коэффициент передачи вычислителя частоты вращения, равный отношению номинального напряжения на выходе ВЧВ к номинальной частоте вращения ротора:

; (8.10)

Где, .

- синхронная частота вращения АД.

.

Коэффициент передачи безынерционного звена, преобразующего активный ток статора в электромагнитный момент на основании формулы:

, равен:

; (8.11)

В соответствии с рис. 8.4. передаточная функция замкнутого контура регулирования частоты вращения описывается колебательным звеном:

;

Где, - разомкнутая передаточная функция.

На частотах задающих напряжений выше чем , наклон ЛАЧХ разомкнутого контура составляет -20 дБ/дек (интегрирующее звено), откуда частота среза:

;

После умножения числителя и знаменателя последней формулы на :

;

И учёте того, что

.

Становится справедливым следующее выражение:

;

Время разгона асинхронного двигателя до номинальной частоты вращения . Определим:

.

Где, - угловое ускорение электропривода при пуске, характеризующее темп изменения .

.

Быстродействие замкнутого контура регулирования частоты вращения при синтезе задано следующим равенством:

Откуда параметры входных резисторов РЧВ, определяющие величину коэффициента регулятора :

;

вычисляются как

Принимаем из стандартного ряда номинальных значений сопротивлений:

;

.

Для разнесения левой частоты сопряжения относительно частоты среза, величина постоянной времени должна удовлетворять неравенству

.

Или

Постоянные времени ПИ-регулятора с совмещённым фильтром низких частот, определяются с учётом параметров элементов как:

.

.

Из последних формул левая и правая частоты сопряжения ЛАЧХ разомкнутого контура регулирования равны:

9. Моделирование системы автоматического управления

9.1 Определение моделирования

Замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта, анализа с помощью модели объекта называется моделированием. При моделировании путём проведения эксперимента с моделью изучают непосредственно поведение объекта. Основными требованиями при моделировании любого процесса является возможность получения данных на модели более простым или дешёвым способом, а также возможность количественного переноса данных на оригинал.

Для условно-графического представления математических моделей широко применяются структурные схемы, представляющие собой наборы звеньев с указанием связи между ними.

Моделирование структур электропривода выполняется с целью окончательной проверки работоспособности электропривода и принятия разработанной системы управления к использованию. При этом полученные в ходе моделирования графики не должны (и не могут) соответствовать типовым настройкам линеаризованных систем, зато должны более адекватно отражать работу привода в режимах разгона, торможения и реверса при реально присутствующих в любой системе автоматизированного электропривода ограничениях по напряжению преобразователя и току двигателя. Другими словами, при заключительном моделировании должны быть учтены все существенные допущения, сделанные на этапе синтеза электропривода.

9.2. Структурная схема и графики переходных процессов системы автоматического управления

Моделирование проводится с помощью ЭВМ и прикладных пакетов программ. В данном проекте смоделируем систему автоматического управления при помощи программы Matlab 6.5

Применяемые обозначения:

U_зн - напряжение задания давления;

U_ос - напряжение обратной связи по давлению;

U_зщ - напряжение задания на скорость;

H_вх - давление на входе насоса;

ДH - приращение давления создаваемое насосом;

H_вых - давление на выходе системы;

W_ри - передаточная функция регулятора давления;

W_пр - передаточная функция преобразователя;

W_дв - передаточная функция двигателя;

W_н - передаточная функция насоса;

К_дд - коэффициент обратной связи по давлению.

К_дд = U_{зн мах} / Н_{вых мах}; где

U_{зн мах} = 10 В, Н_{вых мах} = 35 м.в.с.,

Тогда К_д = 0,3 В/м.в.с.

Передаточная функция W_Н(р) = ДН / Дщ

Зависимость Н = f (щ) можно выразить, при допущении постоянства КПД из [3]

щ _н / щ = Н_н / Н, где

щ _н - номинальная скорость вращения насоса,

щ _н = 2П n_н / 60, где n_н = 2900 об/мин., тогда

щ _н = 2* 3,14 * 2900 / 60 = 304 с^-1.

Н_н = 32 м.в.с. номинальное давление насоса.

Н = (Н_н / щ _н²) * щ² = К_н * щ²

К_н = 32/304² = 3,4*10^-4 м с²

Тогда W_н(р) = Д Н / Д щ = К^/_н = 0,17 м / с.

Передаточная функция W_ри(р), при условии астатизма системы имеет вид:

W_ри(р) = (Т₂р + 1) / Т₁р = К + (1/ Т₁р),

Где К - коэффициент усиления ПИ - регулятора давления.

К = Т₂ /Т₁,

Где Т₁, Т₂ - постоянные времени ПИ - регулятора.

Передаточная функция W_дв(р) имеет вид:

W_дв(р) = К_дв / (Т_дв +1),

Где Т_дв = 0,009 - постоянная времени двигателя.

В этом случае передаточная функция системы по управляющему воздействию имеет вид апериодического звена и показана на рис. 9.3.

Постоянная времени структуры:

Т_с = Т₁ / К_пр * К_н * К_д * К_дв

С другой стороны:

Т_с 1/ 2Пf_с;

Где f_с - полоса пропускания системы, f_с = 0,04 с.

К_пр = f / U_зн = 50/10 = 5;

М_дн = Р_двн / щ_н = 49.34 Нм; тогда К_дв = 49.34 / 50 = 0,99

В этом случае, при К

Т₁ = Т_с * К_пр * К^/_н * К_д * К_дв = 4 * 5 * 0,17 * 0,3 * 0,99 = 1,01 с.

Тогда, К = Т₂ / Т₁ = 1,98

Произведен расчет защитного зануления.

В организационно - экономической части произведен расчет годового экономического эффекта и срок окупаемости. Таким образом, проведенные расчеты показывают экономическую целесообразность регулирования давления, т. к. срок окупаемости равен 3,5 года и годовой экономический эффект составит 16881,30 рублей.

На основании проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

установленная система управления электроприводом позволяет обеспечить плавный пуск насоса, позволяет создать и поддержать заданное давление воды в трубопроводе, предотвращая преждевременный износ трубопровода и арматуры;

электропривод ИРБИ позволяет повысить степень автоматизации технологической системы водоснабжения.

Список литературы

1. Насос типа К. Паспорт Н48.547.01.000.ПС «Ливгидпроммаш»

2. Насосы и насосные станции /В.Я. Карелин, А.В. Минаев. - М.: Стройиздат 1986. - 520 с.

3. Электропривод и автоматизация общепромышленных установок. Ключев В.И., Терехов В.М.М. Энергия, 1980 г. 360 с.

4. Общий курс электропривода. Чиликин М.Г., Сандлер А.С.М. Энергия.1981 г. 376 с.

5. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник. / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская, М.:Энергоиздат 1982. - 504 с.

6. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и системы управления технологическими процессами. Под ред. Круповича В.И. Энергоатомиздат. 1988 г. 416 с.

7. А.А. Сиротин. Автоматическое управление электроприводами. - М.: Энергия, 1969 - 560 с.

8. Системы управления электроприводами. Методические указания. - Новосибирск: НГТУ, 2001. - 78 с.

9. Частотно - регулируемые электроприводы ИРБИ 8. - Новосибирск: научно - производственная фирма «ИРБИС», 2003. - 32 с.

10. Полупроводниковые приборы: Справочник / В.А. Аронов, А.В. Баюков и др. Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоиздат, 1982, - 904 с.

11. Система планово - предупредительного ремонта оборудования и сетей промышленной энергетики / Н.Н. Синягин, Н.А. Афанасьев, С.А. Новиков - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 448 с. ил.

12. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломных проектов по темам научно-исследовательского и конструкторского направления. / О.А. Стародубцева. - Новосибирск: НГТУ, 2004

13. ГОСТ 12.0.002 - 2003. Система стандартов безопасности труда. Термины и определения.

14. ГОСТ 12.1.038 - 88*. Система стандартов безопасности труда. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.

15. Алгоритм контроля электроустановок на соответствие правилам безопасности. Д.И. Поляк. Новосибирск: «Наука». Сибирское отделение, 1989 г.

16. Основы техники безопасности в электроустановках: Учебное пособие для вузов. П.А. Долин, М., Энергоатомиздат, 1984 г.

17. ПУЭ 7-ое издание. М. «Издательство НЦ ЭНАС», 2003 г.

18. ГОСТ 12.003 - 74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификации.

19. Расчет зануления на соответствие правилам безопасности. Методические указания к выполнению расчетно - графических работ. / Ю.И. Соболев, А.И. Бородин. - Новосибирск НГТУ, 2004 г.

автоматический двигатель однообмоточный асинхронный

Размещено на Allbest.ru