Проект модернизации системы управления теплоснабжением
Анализ применяемых методов и средств контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров. Выбор и обоснование микропроцессорного контроллера. Разработка функциональной схемы электропривода. Передаточная функция управляемого выпрямителя.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 31.12.2015 |
Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В составе менеджера событий имеется также блок синхронизации запуска встроенного АЦП по характерным моментам периода ШИМ.
Оптимизированная архитектура блока менеджеров событий предназначена для прямого цифрового управления приводами всех типов на базе асинхронных, синхронных, шаговых, вентильно-индукторных, двигателей постоянного тока, для построения многодвигательных систем приводов.
Наличие значительного числа каналов ШИМ открывает новые перспективы перед разработчиками систем управления. В этом случае ПЛК может одновременно в реальном времени управлять входными и выходными сигналами.
2. Возросшая производительность 16-канального последовательного 10-разрядного АЦП с встроенным УВХ. Время преобразования существенно уменьшилось и составляет 500нс на канал, включая время выборки данных. АЦП может работать в режиме автоматического сканирования, когда выполняется когда выполняется последовательный запуск аналого-цифрового преобразования по заранее заданным пользователем каналам, т.е. реализуется так называемая «измерительная сессия». Для Simatic S7-400 для каждого из 16 каналов предусмотрены свои индивидуальные регистры результата. Такой подход позволяет полностью отделить процесс получения данных от процесса их анализа, упрощая и ускоряя программирование. В течение одной сессии можно выполнить до 16 преобразований. Аналоговые АЦП могут рассматриваться как 16 независимых каналов или как две группы каналов по 8 входов в каждой группе. В последнем случае имеется возможность управлять процессом преобразования данных в каждой группе входов от своего менеджера событий EVA или EVB. Гибкая система прерываний позволяет формировать запрос прерывания по готовности данных в конце каждого отдельного преобразования или по завершении сессии преобразований. Имеются режимы автоматической калибровки и тестирования АЦП.
3. Встроенный CAN-контроллер с поддержкой протокола 2.0В для реализации локальных промышленных сетей микроконтроллеров по двухпроводной связи.
4. Режим отладки в реальном времени с помощью внутрисхемного эмулятора, подключенного к контроллеру через интерфейс JTAG (IEEE Standard 1149.1).
Многофункциональный микропроцессорный контроллер КР-300М.
КР-300М -- это компактный многоканальный многофункциональный высокопроизводительный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами. Контроллер КР-300М эффективно решает как сравнительно простые, так и сложные задачи управления.
Контроллер предназначен для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов малого и среднего (по числу входов-выходов) уровня сложности и широким динамическим диапазоном изменения технологических параметров, а также построения отдельных подсистем сложных АСУ ТП, обеспечивая при этом оптимальное соотношение производительность/стоимость одного управляющего или информационного канала.
Основные области применения контроллера:
АСУ ТП малой и средней сложности предприятий с непрерывными или дискретными технологическими процессами различных отраслей (энергетические, химические, нефти- и газодобывающие, машиностроительные, сельскохозяйственные, пищевые производства, производство стройматериалов, предприятия коммунального хозяйства т.п.).
Управление механизмами, агрегатами, линиями и т.п. как автономно, так и в составе АСУ ТП.
Контроллер предназначен для решения следующих задач:
Сбор информации с датчиков различных типов и ее первичная обработка (фильтрация сигналов, линеаризация характеристик датчиков, «офизичивание» сигналов и т.п.).
Выдача управляющих воздействий на исполнительные органы различных типов.
Контроль технологических параметров по граничным значениям и аварийная защита технологического оборудования.
Регулирование прямых и косвенных параметров по различным законам.
Логическое, программно-логическое управление технологическими агрегатами, автоматический пуск и останов технологического оборудования.
Математическая обработка информации по различным алгоритмам.
Регистрация и архивация технологических параметров.
Технический учет материальных и энергетических потоков (электроэнергия, тепло) различными участками производства.
Обмен данными с другими контроллерами в рамках контроллерной управляющей сети реального времени.
Обслуживание технолога-оператора, прием и исполнение его команд, аварийная, предупредительная и рабочая сигнализация, индикация значений прямых и косвенных параметров, выдача значений параметров и различных сообщений на пульт контроллера ПК и ПЭВМ верхнего уровня.
Обслуживание технического персонала при наладке, программировании, ремонте, проверке технического состояния контроллера.
Самоконтроль и диагностика всех устройств контроллера в непрерывном и периодическом режимах, вывод информации о техническом состоянии контроллера обслуживающему персоналу.
Решение этих задач поддерживается аппаратными, программными и языковыми средствами контроллера.
Контроллер КР-300М является программируемым изделием. Программирование контроллера осуществляется при помощи технологических языков, не требующих привлечения профессиональных программистов при разработке технологических программ - языка Функциональных Алгоритмических Блоков ФАБЛ и процедурного языка высокого уровня Процедурный ТЕКСТ ПРОТЕКСТ. Процесс программирования на языке Фабл сводится к объединению в систему заданной конфигурации нужных алгоритмов, зашитых в постоянной памяти контроллера, на языке Протекст - к записи условий, содержащих алгебраические или логические выражения. Созданная таким образом программа записывается в энергонезависимую флэш-память с электрической записью и электрическим стиранием.
Программирование контроллеров и отладка программ пользователя ведется при помощи персонального компьютера и пакета ИСТОК (Интегрированная Среда Технического Обслуживания Контроллеров).
Для оперативного контроля и управления параметрами технологического процесса оператор-технолог может использовать следующие виды оборудования, встроенные в контроллер или подключенные к нему:
пульт контроллера ПК;
персональный компьютер.
Контроллер КР-300М содержит четыре функциональных подсистемы, поддерживаемых технологическими языками программирования и режимами работы пульта контроллера ѕ регулирующую, логическую, группового контроля и управления и программируемую. Первые три подсистемы поддерживаются обоими технологическими языками, последняя - только языком ПроТекст. Функции всех подсистем выполняются контроллером параллельно, но пульт контроллера в каждый момент времени может взаимодействовать только с одной из подсистем, назначенной оператором.
Регулирующая подсистема контроллера позволяет вести локальное, каскадное, программное, супервизорное, многосвязное регулирование. Архитектура этой подсистемы обеспечивает возможность вручную или автоматически включать, отключать, переключать и реконфигурировать контуры управления, причем все эти операции выполняются безударно независимо от сложности структуры управления. В сочетании с обработкой аналоговых сигналов эта подсистема позволяет выполнить также логические преобразования сигналов и вырабатывать не только аналоговые или импульсные, но и дискретные команды управления.
Логическая подсистема контроллера формирует логическую программу шагового управления с анализом условий выполнения каждого шага, заданием контрольного времени на каждом шаге и условным или безусловным переходом программы к заданному шагу. В сочетании с обработкой дискретных сигналов эта подсистема позволяет выполнять также разнообразные функциональные преобразования аналоговых сигналов, вырабатывать не только дискретные, но и аналоговые управляющие сигналы.
Подсистема группового контроля и управления осуществляет информационный контроль и ручное управление большим количеством аналоговых и дискретных сигналов. В сочетании с возможностями контроллеров по обмену данными через контроллерную сеть эта подсистема обеспечивает работу контроллера в качестве диспетчера контроллерной сети, осуществляющего сбор, контроль и изменение данных других контроллеров.
Регулирующая, логическая и групповая подсистемы контроллера содержат встроенные программные средства взаимодействия с пультом контроллера, обеспечивающие его работу в стандартных штатных режимах, описанных в инструкции по эксплуатации. Эти средства позволяют вручную изменять режим работы, устанавливать задание, управлять ходом выполнения программы, вручную управлять исполнительными устройствами, контролировать сигналы и индицировать ошибки.
Программируемая подсистема обеспечивает взаимодействие с пультом на более низком уровне ѕ клавиш, светодиодов, цифровых индикаторов, что позволяет программировать работу пульта с помощью языка ПроТекст и создавать нестандартные, в том числе объектно-ориентированные режимы работы пульта. В этом случае инструкция по оперативному управлению контроллером создается разработчиком технологической программы.
Кроме классических задач регулирования и логического управления контроллер может выполнять функции регистрации параметров в оперативной памяти и архивации параметров на твердотельном флэш-диске в календарном времени, с последующей выдачей этих параметров на ПЭВМ.
Стандартные аналоговые и дискретные датчики и исполнительные устройства подключаются к контроллеру КР-300М с помощью индивидуальных кабельных связей. Внутри контроллера сигналы обрабатываются в цифровой форме.
Встроенная батарея обеспечивает сохранение оперативных данных и работу таймера-календаря при отключении питания.
Контроллер КР-300 представляет собой комплекс технических средств. В его состав входят центральный микропроцессорный блок контроллера БК, до 4-х блоков расширения устройств связи с объектом БУСО и ряд дополнительных блоков.
Центральный блок преобразует аналоговую и дискретную информацию в цифровую форму, ведет обработку цифровой информации, осуществляет связь по сети и с верхним уровнем, ведет счет календарного времени, вырабатывает управляющие воздействия.
Блок БУСО предназначен для увеличения числа входов-выходов контроллера.
Дополнительные блоки используются для предварительного усиления сигналов термопар и термометров сопротивления, формирования дискретных выходных сигналов на напряжение 220 В, организации внешних переключений и блокировок и т.п.
Контроллер КР-300 является проектно-компонуемым изделием. Его состав и ряд параметров определяются потребителем и указываются в заказе.
В контроллере КР-300 встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и идентификации неисправностей, в том числе при отказе аппаратуры, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т.п. Для дистанционной передачи информации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.
Малоканальный микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-130.
Ремиконт Р-130 - это компактный малоканальный многофункциональный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами. Он находит применение в электротехнической, энергетической, химической, металлургической, пищевой, цементной, стекольной и других отраслях промышленности.
Ремиконт Р-130 эффективно решает как сравнительно простые, так и сложные задачи управления.
Благодаря малоканальности Ремиконт Р-130 позволяет, с одной стороны, экономично управлять небольшим агрегатом и, с другой,- обеспечить высокую живучесть крупных систем управления.
Ремиконт Р-130 имеет две модели - регулирующую и логическую. Регулирующая модель предназначена для решения задач автоматического регулирования, логическая модель - для реализации логических программ шагового управления.
Регулирующая модель Ремиконта Р-130 позволяет вести локальное, каскадное, программное, супервизорное, многосвязное регулирование. Архитектура этой модели дает возможность вручную или автоматически включать, отключать, переключать и реконфигурировать контуры регулирования, причем все эти операции выполняются безударно независимо от сложности структуры управления. В сочетании с обработкой дискретных сигналов эта модель позволяет выполнять также логические преобразования сигналов и вырабатывать не только аналоговые или импульсные, но и дискретные команды управления.
Логическая модель Ремиконта Р-130 формирует логическую программу шагового управления анализом условий выполнения каждого шага, заданием контрольного времени на каждом шаге условным или безусловным переходом программы к заданному шагу. В сочетании с обработкой аналоговых сигналов эта модель позволяет выполнять также разнообразные функциональные преобразования аналоговых сигналов и вырабатывать не только дискретные, но и аналоговые управляющие сигналы.
Все модели Ремиконта Р-130 содержат средства оперативного управления, расположенные на лицевой панели контроллера, позволяющие вручную изменять режимы работы, устанавливать задание, управлять ходом выполнения программы, вручную управлять исполнительными устройствами, контролировать сигналы и индицировать ошибки.
Стандартные аналоговые и дискретные датчики и исполнительные устройства подключаются к Ремиконту Р-130 с помощью индивидуальных кабельных связей. Внутри контроллера сигналы обрабатываются в цифровой форме.
Контроллеры Р-130 могут объединяться в локальную управляющую сеть МАГИСТР с конфигурацией «общая шина» и настраиваемой пользователем скоростью передачи данных. Для такого объединения никаких дополнительных устройств не требуются. Через сеть контроллеры могут обмениваться информацией в цифровой форме по витой паре проводов. Производительность сети обеспечивает обмен данными в реальном времени и позволяет рассматривать контроллеры сети как единую распределенную в пространстве систему.
Каждый контроллер Ремиконт Р-130, независимо от того, включен он в сеть или нет, может взаимодействовать с любым внешним абонентом (например, ЭВМ верхнего уровня), имеющим интерфейс RS_232, RS-485 или ИРПС.
Ремиконт Р-130 - программируемое устройство, но для работы с ним не нужны программисты. Процесс программирования сводится к тому, что путем последовательного нажатия нескольких клавиш из библиотеки, зашитой в постоянной памяти, извлекаются нужные алгоритмы, эти алгоритмы объединяются в систему заданной конфигурации и в них устанавливаются требуемые параметры настройки.
С помощью встроенной батареи при отключении питания запрограммированная информация сохраняется. Запрограммированная информация может быть записана в ППЗУ.
Ремиконт Р-130 представляет собой комплекс технических средств. В его состав входит центральный микропроцессорный блок контроллера и ряд дополнительных блоков. Центральный блок преобразует аналоговую и дискретную информацию в цифровую форму, ведет обработку цифровой формации и вырабатывает управляющие воздействия. Дополнительные блоки используются для предварительного усиления сигналов термопар и термометров сопротивления, формирования дискретных выходных сигналов на напряжение 220 В, организации внешних переключении и блокировок и т. п.
Ремиконт Р-130 является проектно-компонуемым изделием. Его состав и ряд параметров определяются потребителем и указываются в заказе. В Ремиконт Р-130 встроены развитые средства самодиагностики, сигнализации и идентификации неисправностей, в том числе при отказе аппаратуры, выходе сигналов за допустимые границы, сбое в ОЗУ, нарушении обмена по сети и т. п. Для дистанционной передачи информации об отказе предусмотрены специальные дискретные выходы.
В регулирующей модели Ремиконта Р-130 предусмотрено:
1. До 4 независимых контуров регулирования, каждый из которых может быть локальным или каскадным, с аналоговым или импульсным выходом, с ручным, программным (в том числе многопрограммным) или супервизорным задатчиком.
2. Разнообразное сочетание (по заказу) аналоговых и дискретных входов-выходов.
3. 76 зашитых в ПЗУ алгоритмов непрерывной и дискретной обработки информации, включая алгоритмы ПИД-регулирования, математических, динамических, нелинейных, аналого-дискретных и логических преобразований.
4. До 99 алгоритмических блоков (алгоблоков) со свободным их заполнением любыми алгоритмами из библиотеки и свободным конфигурированием между собой и с входами-выходами контроллера.
5. Ручная установка или автоподстройка любых коэффициентов в любых алгоритмах.
6. Безударное изменение режимов управления и безударное включение, отключение, переключение и реконфигурация контуров регулирования любой степени сложности.
7. Формирование нескольких (до 40) программ с возможностью оперативного выбора нужной программы и ее однократного, многократного или циклического выполнения.
8. Оперативное управление контурами регулирования с помощью 12 клавиш, 2 четырехразрядных цифровых индикаторов и набора светодиодов, позволяющих менять режимы, устанавливать задание, управлять исполнительными механизмами, контролировать сигналы, индицировать аварийные ситуации. При программном регулировании средства оперативного управления позволяют выбирать требуемую программу, пускать, останавливать и сбрасывать программу, переходить к следующему участку программы, а также контролировать ход выполнения программы.
В логической модели Ремиконта Р-130 предусмотрено:
1. До 4 независимых логических программ шагового управления, каждая из которых может быть линейной (выполняющейся последовательно шаг за шагом) или разветвленной с безусловными или условными переходами.
2. До 87 этапов программы с возможностью реализации в каждом этапе до 20 шагов. При этом в каждом шаге задаются условия его выполнения, контрольное время, в течение которого анализируются условия и определяется поведение программы в случае, когда эти условия не выполняются.
3. Разнообразное (по заказу) сочетание аналоговых и дискретных входов-выходов (всего 30 модификаций).
4. 76 зашитых в ПЗУ алгоритмов дискретной и непрерывной обработки информации, включая алгоритмы шагового управления, логических, математических, динамических аналого-дискретных и нелинейных преобразований.
5. До 99 алгоритмических блоков (алгоблоков) со свободным их заполнением любыми алгоритмами из библиотеки и свободным конфигурированием между собой и с входами-выходами контроллера.
6. Ручная установка или автоподстройка любых коэффициентов в любых алгоритмах.
7. Оперативное управление шаговыми программами с помощью 12 клавиш, одного четырехразрядного цифрового индикатора и набора светодиодов, позволяющих выполнять программу в автоматическом или пошаговом режиме, пускать, останавливать и сбрасывать программу, вручную включать или выключать исполнительные устройства, контролировать до 32 дискретных сигналов, а также контролировать ход выполнения программы.
Из рассмотренных выше контроллеров из экономических соображений можно сразу исключить контроллер SIMATIC S7-300 фирмы SIEMENS из-за его высокой цены. Выбор среди оставшихся контроллеров делаем в пользу Р-130, так как он для данного технологического процесса обладает рядом преимуществ по сравнению с КР-300М:
цена контроллера Р-130 будет меньше чем КР-300М, так как Р-130 имеет меньшее число входных и выходных каналов по сравнению с КР-300М, из чего следует, что не используемых каналов будет меньше.
для работы с Р-130 не нужны программисты, процесс программирования сводится к тому, что путем последовательного нажатия нескольких клавиш из библиотеки, зашитой в постоянной памяти, извлекаются нужные алгоритмы, что облегчает управление т.к. в структуре управления не предполагается использовать ЭВМ.
2.3.2 Выбор и обоснование датчиков
Датчиком называют первичный измерительный преобразователь, который непосредственно преобразует значение измеряемой величины в один из стандартных сигналов электрический, пневматический или гидравлический.
Подбор датчиков будем вести исходя из следующих соображений:
так как АСУ ТП выполняется на базе микроконтроллера, то одним из главных факторов будет использование электрических выходных сигналов, либо возможность использования нормирующего преобразователя;
для измерения одинаковых параметров технологического процесса следует применять одинаковые устройства, что облегчает их приобретение, настройку, ремонт и эксплуатацию;
следует отдавать предпочтение устройствам серийного производства;
класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям;
использовать уже установленные датчики, если их дальнейшая эксплуатация является целесообразной и не влияет на качество ведения процесса, в целях экономии затрат на приобретение и установку новых.
Давление, температура и расход будут измеряться уже установленным на прямой и обратной лини тепловой сети теплосчетчиком - регистратором «ВЗЛЕТ ТСР» с тепловычислителем исполнения ТСРВ-010.
Теплосчетчик-регистратор «ВЗЛЕТ ТСР» предназначен для измерения, вычисления, индикации, регистрации, хранения и передачи значений количества и параметров тепловой энергии, теплоносителя, горячего и холодного водоснабжения, а также подпитки на источниках тепловой энергии, в системах теплоснабжения/теплопотребления различного типа.
Теплосчетчик «ВЗЛЕТ TCP» с тепловычислителем исполнения ТСРВ-010 обеспечивает:
измерение и индикацию текущих значений расхода, температуры и давления в 1 - 4 трубопроводах; имеется возможность использовать любой незадействованный канал измерения давления для измерения температуры с целью контроля температуры холодной воды и окружающего воздуха;
определение и индикацию текущих значений количества (объема или массы по выбору) теплоносителя, передаваемого по 1 - 4 трубопроводам;
определение и индикацию текущих значений тепловой энергии и тепловой мощности, расходуемой в одной или двух теплосистемах;
архивирование в энергонезависимой памяти результатов измерений, вычислений и хранение параметров функционирования при отключении питания;
ввод, просмотр и вывод согласованных в установленном порядке договорных значений температуры и давления воды в источнике холодного водоснабжения (ХВС), давления теплоносителя в трубопроводах;
вывод измерительной, диагностической, установочной, архивной и т.д. информации через последовательные интерфейсы RS232 (в том числе через телефонный или радиомодем), RS485, а также вывод измерительной и архивной информации на печатающее устройство через адаптер принтера;
вывод результатов измерений в каналах 1, 2 в виде импульсной последовательности;
вывод результатов измерения по одному из каналов в виде нормированного токового сигнала;
автоматический контроль и индикацию наличия неисправностей теплосчетчика и нештатных состояний (режимов работы) теплосистем, а также определение, индикацию и запись в архивы времени работы и останова теплосчетчика для каждой из теплосистем;
защиту архивных и установочных данных от несанкционированного доступа.
Таблица 2.1 - Основные технические характеристики теплосчетчика
Количество каналов измерения расхода, температуры, давления |
12 |
|
Типоряд электромагнитных преобразователей расхода (ЭПР), Dу, мм |
10, 20, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 150, 200 |
|
Диапазон измеряемых расходов ЭПР, м3/ч |
от 0,037 до 1357 |
|
Относительная погрешность измерения расхода, % |
±(1,0 - 2,0) |
|
Диапазон измерения температуры, °С |
от 0 до 180 |
|
Диапазон измерения давления, МПа |
от 0 до 2,5 |
|
Относительная погрешность измерения тепловой энергии, % |
до 4,0 |
|
Длина связи между вычислителем и преобразователями, м |
до 100 |
|
Температура окружающей среды для вычислителя, °С |
от 0 до 55 |
|
Питание теплосчетчика |
36 (220) В 50 Гц |
|
Межпроверочный интервал |
4 года |
Принцип действия теплосчетчика основан на измерении параметров теплоносителя и обработке результатов измерений в соответствии с выбранным алгоритмом. Структурная схема теплосчетчика приведена на рисунке 2.2.
Каналы измерения расхода, температуры и давления теплосчетчика состоят из первичного измерительного преобразователя соответствующего параметра (расхода, температуры, давления), линии связи и каналов измерения тепловычислителя.
В качестве преобразователей расхода в составе теплосчетчика могут использоваться электромагнитные, ультразвуковые, вихревые или основанные на иных физических принципах преобразователи, расходомеры, счетчики и т.д., имеющие импульсные выходы. В 1Ш и 2Ш, 4Ш и 5Ш каналах измерения могут использоваться согласованные по погрешностям измерения пары ПР.
В качестве преобразователей температуры могут использоваться термопреобразователи сопротивления платиновые с номинальными статическими характеристиками преобразования (НСХ) 100П (Pt100), 500П (Pt500) W100 = 1,3850 или W100 = 1,3910. В дополнительных каналах измерения температуры используются ПТ с нормированным токовым выходным сигналом 4...20 мА для диапазона температур минус 50 ... 50 °С.
Рисунок 2.2 - Структурная схема теплосчетчика
ПД - преобразователь давления; ПК - персональный компьютер; ПР - преобразователь расхода; ПТ - преобразователь температуры
В качестве преобразователей давления могут использоваться ПД, обеспечивающие преобразование давления теплоносителя в контролируемом трубопроводе в нормированный токовый выходной сигнал 4...20 (0...5; 0...20) мА. Электропитание ПД может осуществляться либо от встроенного в ТВ, либо от отдельного источника питания (преобразователя).
Питание тепловычислителя обеспечивается от сети 220 (36) В 50 Гц.
2.3.3 Выбор преобразователя частоты
Выбор преобразователя частоты делаем в пользу преобразователя частоты ПЧ-С-300 выпускаемого Ижевским Радиозаводом.
Преобразователь частоты ПЧ-С предназначен для плавного пуска, регулирования скорости вращения вала, контроля и защиты асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором мощностью от 0,37 кВт до 160 кВт и номинальным напряжением 220 или 380 В.
Преобразователь частоты ПЧ-С выполнен в виде навесного блока со съемной панелью управления и содержит силовые цепи на IGBT-модулях, фильтры, модуль микропроцессора, датчики тока, напряжения и температуры, модуль связи с интерфейсом RS232/RS485 и систему воздушного охлаждения.
Дополнительное оборудование:
входной и выходной дроссели;
входной фильтр для обеспечения электромагнитной совместимости;
выходной фильтр для работы на «длинную линию»;
тормозной резистор;
конвертор RS232/RS485;
конвертор Modbus/Profibus DP-Canbus-Device Net;
программное обеспечение для удаленного управления через Internet.
Таблица 2.2 - Технические характеристики преобразователя частоты С300
Тип преобразователя |
Номинальный выходной ток, А |
Максимальный выходной ток, А |
Рекомендуемая мощность подключаемого электродвигателя, кВт |
Масса, кг |
|
ПЧ-С300/140 |
140 |
325 |
132 |
110 |
Преобразователи частоты выполнены на основе 3-фазного инвертора с ШИМ-модуляцией, преобразующего сетевое напряжение в напряжение с регулируемой амплитудой и частотой. Микропроцессорная система управления гальванически развязана от силовых цепей, обеспечивает регулируемый пуск и торможение, обеспечивает защиту двигателя и преобразователя при возникновении аварийных ситуаций.
Рабочая температура окружающей среды: от -10°С до +40°С.
Преимущества использования преобразователей частоты:
увеличение срока службы подключаемого оборудования;
исключение пусковых перегрузок сети;
сокращение расхода электроэнергии на 20 - 60% и более;
автоматизация объектов и снижение удельных затрат;
высокая помехоустойчивость и электробезопасность.
Функции преобразователя частоты:
формирование напряжения 0-380 В (ПС-С300) частотой 0,5 - 200 Гц
многофункциональное измерение;
ПИ-регулирование;
ускоренное торможение;
управление одновременно тремя электродвигателями, работающими на одну нагрузку;
защита по току, напряжению и температуре;
термическая защита электродвигателя;
прием управляющих сигналов:
по 6 цифровым программируемым входам;
по 2 аналоговым входам;
вывод контролируемых сигналов:
на цифровой программируемый выход;
на релейные программируемые выходы;
на аналоговые (до 2-х) выходы;
управление и контроль через интерфейс RS232/RS485
2.4 Разработка функциональной схемы ЭП
Функциональная схема необходима для того, чтобы выяснить, какие функциональные блоки необходимы для реализации управления автоматизированного электропривода. Функциональная схема содержит блоки преобразования силовой энергии, двигатель, измерительные преобразователи, блоки управления, датчики. По функциональной схеме определяют, какие блоки необходимо использовать при составлении структурной схемы ЭП. Функциональная схема позволяет определить, как проходит по схеме силовая энергия (энергия необходимая для выполнения технологического процесса) и по каким элементам схемы проходит сигнал управления.
Применяем систему подчиненного регулирования, которая представляет собой последовательно включенные контуры регулирования, число которых должно равняться числу регулируемых величин. На вход каждого регулятора подается сигнал с предыдущего звена, соответствующий задаваемому уровню. Каждый предыдущий каскад является задающим органом для последующего. Контур регулирования строится так, чтобы иметь только одну составляющую постоянную времени.
Для представления электродвигателя как объекта управления необходимо определить выходные координаты, управляющее воздействие, возмущения и входные параметры. Выходными координатами могут быть: частота вращения электродвигателя; момент на валу электродвигателя; угол поворота вала электродвигателя. Управляющие координаты: ток в цепи статора и напряжение в цепи статора. Возмущающие воздействия: отклонение напряжения промышленной сети; отклонение момента нагрузки; изменение момента инерции перемещающихся механических частей.
Функциональная схема системы частотно-токового управления асинхронным двигателем с АИТ представлена на рисунке 2.3. В ней задающий сигнал определяет частоту переключения тиристоров АИТ, а следовательно, частоту тока статора, если не вошло в зону ограничения устройство ограничения УО. После вычитания из напряжения напряжения, пропорционального угловой скорости двигателя , образуется сигнал абсолютного скольжения , который является управляющим (после прохождения через ФП) для контура регулирования тока. В этот контур входят управляемый выпрямитель УВ с системой управления СУВ, усилитель разности сигнала У, сильная обратная отрицательная связь по току , стабилизирующая ток на уровне, определяемом сигналом задания, и сигнал задания тока , получаемый на выходе функционального преобразователя ФП. В данной схеме . Следовательно, при всех частотах ток двигателя пропорционален скольжению.
При резких изменениях заданного сигнала в системе или при перегрузках двигателя срабатывает ОУ (ограничивая на заданном уровне и задание тока). Система переходит в режим ограничения момента. Сигнал задания частоты в этом режиме определяется текущим значением угловой скорости и заданным ограничителем ОУ абсолютным скольжением.
Система с АИТ позволяет регулировать угловую скорость в диапазоне примерно до (20-30):1.
Рисунок 2.3 - Функциональная схема системы
частотно - токового управления АД
2.5 Расчет параметров двигателя
Таблица 2.3 - Паспортные данные двигателя
Тип двигателя |
Р2, кВт |
U, В |
, А |
nн, |
, % |
||||
ВАО2-280S-4 |
132 |
380 |
140 |
1450 |
93,9 |
0,88 |
6,5 |
2,6 |
Таблица 2.4 - Геометрические размеры двигателя
мм |
а1 |
с1 |
мм |
мм |
мм2 |
мм2 |
мм2 |
мм2 |
|||
60 |
1241 |
2 |
2 |
349 |
225 |
6,693 |
1515 |
61 |
155 |
||
р |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
мм |
|||
2 |
5 |
26,6 |
9,1 |
1,0 |
3,0 |
5,4 |
1,0 |
296,2 |
395,5 |
0,8 |
Таблица 2.5 - Коэффициенты двигателя
513,3 |
0,179 |
0,4 |
0,84 |
1,2 |
0,912 |
4,54 |
Активное сопротивление обмотки фазы статора определяется по формуле 9-178 [21 с158]:
(2.1)
где - удельная электрическая проводимость меди при 20єС;
- количество витков в обмотке фазы статора, по таблице 2.4;
- средняя длина обмотки фазы статора, по таблице 2.4;
- количество параллельных ветвей обмотки статора, по таблице 2.4;
- количество элементарных проводников, по таблице 2.4;
- площадь поперечного сечения элементарного неизолированного провода, по таблице 2.4.
Активное результирующее сопротивление ротора, определяется по формуле 9-221 [21 с162]:
(2.2)
где - активное сопротивление короткозамыкающих колец приведенное к статору, определяется по формуле 9-220 [21 с162]:
(2.3)
где - коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке статора, по таблице 2.5;
- сопротивление короткозамыкающих колец, приведенное к току стержня, определяется по формуле 9-199 [21 с161]:
(2.4)
где - удельная электрическая проводимость алюминия;
- количество пазов в сердечнике ротора по таблице 2.4;
- средний диаметр кольца, по таблице 2.4;
- поперечное сечение кольца, по таблице 2.4;
- коэффициент приведения тока кольца к току стержня, по таблице 2.5;
- активное сопротивление верхней части стержня, приведенное к статору, определяется по формуле 9-217 [21 с162]:
(2.5)
где - активное сопротивление верхней части стержня, определяется по формуле 9-216 [21 с162]:
(2.6)
где - длина сердечника ротора, по таблице 2.4;
- площадь поперечного сечения верхней части стержня, по таблице 2.4;
- активное сопротивление нижней части стержня, приведенное к статору, определяется по формуле 9-219 [21 с162]:
(2.7)
где - активное сопротивление нижней части стержня, определяется по формуле 9-218 [21 с162]:
(2.8)
где - площадь поперечного сечения нижней части стержня, по таблице 2.4.
Активное приведенное сопротивление роторной обмотки определяется по формуле 7.17 [1; с131]:
Ом (2.9)
где - ток обмоток статора, по таблице 2.3;
- напряжение обмоток статора, по таблице 2.3;
Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора определяется по формуле 9-193 [21; с158]:
Ом (2.10)
где - частота питающей сети статора;
- число эффективных витков в обмотке фазы статора, по таблице 2.4;
- количество пазов сердечника статора на полюс и фазу, по таблице 3.2;
- длина сердечника статора, по таблице 2.4;
- число пар полюсов, по таблице 2.4;
- коэффициент проводимости рассеяния обмотки статора, определяется по формуле 9-192 [21; с158]:
(2.11)
- коэффициент магнитной проводимости пазового рассеивания, для прямоугольного полуоткрытого паза определяется по формуле 9-193 [21; с158]:
(2.12)
где - размер обмотки, по таблице 3;
- размеры частей обмоток и паза, определяемые по таблице 9-21 [21; с159]
- размер по ширине паза, по таблице 2.4;
- высота шлица, по таблице 2.4;
- высота клина, по таблице 2.4;
- ширина шлица полуоткрытого паза, по таблице 2.4;
- коэффициенты, учитывающие укорочение шага, по таблице 2.5;
- коэффициент проводимости дифференциального рассеяния, определяется по формуле 9-189 [21; с158]:
(2.13)
где - коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора, определяется по таблице 9-22 [21; с159];
- коэффициент дифференциального рассеяния статора, определяется по таблице 9-23 [21; с159];
- коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора, по таблице 2.5;
- воздушный зазор между статором и ротором, по таблице 2.4;
- обмоточный коэффициент, по таблице 2.5;
- зубцовое деление статора в наиболее узком месте, определяется по формуле 9-46 [21 с135]:
(2.14)
где - внутренний диаметр сердечника статора, по таблице 2.4;
- количество пазов сердечника статора, по таблице 2.4;
- коэффициент, учитывающий влияние открытия пазов статора на проводимость дифференциального рассеяния, определяется по формуле 9-188 [21 с158]:
(2.15)
- коэффициент проводимости рассеяния лобовых частей обмотки, определяется по формуле 9-191 [21 с158]:
(2.16)
где - средняя длина одной лобовой части обмотки, по таблице 2.4;
- укорочение шага по таблице 2.4;
- полюсное деление, определяется по формуле 9-190 [21 с158]:
(2.17)
Индуктивное результирующее сопротивление определяется по формуле 9-229 [21 с162]:
(2.18)
где - индуктивное сопротивление общей цепи ротора, приведенное к статору, определяется по формуле 9-228 [21 с162]:
(2.19)
где - приведенный коэффициент проводимости рассеяния общей цепи ротора, по таблице 2.5.
Индуктивное приведенное результирующее сопротивление обмотки ротора, определяется по формуле 9-214 [21 с162]:
(2.20)
Полученные результаты сводим в таблицу 2.6.
Таблица 2.6 - Результаты расчетов
Сопротивление |
|||||||
Номинал, Ом |
0,0488 |
0,055 |
0,0203 |
0,23 |
0,39 |
0,144 |
2.6 Механические характеристики электродвигателя для замкнутой системы регулирования
Определим ток статора при переходных процессах (пуск, торможение) по формуле:
А, (2.21)
где - номинальный ток статора, по таблице 2.3;
=6,5 - перегрузочный коэффициент по току.
Для определения механических характеристик должно поддерживается условие [4; с393]:
, (2,22)
где - фазное напряжение статора;
- номинальное фазное напряжение статора при частоте
- частота питающей сети статора
- номинальная частота питающей сети статора.
Момент двигателя будет определяться по формуле [4; с393]:
, (2.23)
где - номинальное фазное напряжение статора при частоте ;
- частота в долях к номинальной, определяется по рекомендации к формуле [8; с390]:
; (2.24)
- приведенное активное сопротивление, по таблице 2.6;
- скольжение;
- номинальная частота вращения двигателя, по таблице 2.3;
- активное сопротивление статора, по таблице 2.6;
- модуль комплекса, согласно рекомендации к формуле 5.34 [8; с392] составим таблицу 2.7 изменения модуля
Таблица 2.7 - Параметры модуля комплекса при изменении частоты
f |
85 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
5 |
|
cf |
1,045 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,065 |
1,08 |
1,13 |
1,3 |
1,52 |
- индуктивное сопротивление статора, по таблице 2.6;
-приведенное индуктивное сопротивление ротора, по таблице 2.6.
Угловая скорость рассчитывается по формуле [4; с109]
, (2.25)
где - скорость холостого хода, определяется по формуле [1; с21]:
, (2.26)
где - число пар полюсов, по таблице 3.2.
Тогда угловая скорость будет определяться по формуле:
(2.27)
Составим таблицу 2.8 по формулам (2.23) и (2.27), изменяя величину скольжения ротора.
По таблице 2.8 строим семейство механических характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при разных частотах и величинах скольжения ротора (рисунок 2.4).
Таблица 2.8 - Параметры двигателя (М, w) при частотном управлении АД
Рисунок 2.4 - Механические характеристики АД при частотном управлении
2.7 Расчет и выбор элементов силовой части ЭП
2.7.1 Расчет автономного инвертора
В качестве преобразователя выпрямленного тока в переменное напряжение применяем автономный инвертор тока с включением тиристоров по трехфазной мостовой схеме. Каждый тиристор открыт только в течение интервала , так как при отпирании следующего тиристора той же группы ранее проводивший отпирание тиристор запирает за счет напряжения на соответствующем коммутирующем конденсаторе. Действующее значение синусоидального тока определяется по формуле [5; с659]
, (2.28)
где - выпрямленный ток, управляемый выпрямителем.
Откуда
, (2.29)
По формуле (2.28) определим максимальное и номинальное значения выпрямленного тока управляемым выпрямителем:
где - максимальный ток двигателя статора;
- номинальный ток двигателя статора.
2.7.2 Расчет выпрямителя
В качестве управляемого выпрямителя выбираем схему шестиплечную мостовую. Ток через каждый вентиль проходит в течении 1/3 периода переменного тока. В катодной группе вентилей ток протекает через вентиль, у которого потенциал катода низкий. Каждый вентиль одной группы работает поочередно с двумя вентилями другой группы, соединенными с другими фазами [11; с157].
Среднее значение выпрямленного напряжения определяется по формуле [5; с157]:
, (2.30)
где - действующее значение фазного напряжения.
Максимальное значение обратного напряжения, определяется по формуле [11; с157]:
. (2.31)
Среднее значение тока, протекающего через вентиль, определяется по формуле [11; с158]:
, (2.32)
где - среднее значение выпрямленного тока.
Максимальное значение тока, протекающего через вентиль, определяется по таблице 2.9:
, (2.33)
Таблица 2.9 - Основные соотношения для мостовых схем трехфазных выпрямителей
Закон регулирования Напряжения выпрямителем |
Среднее значение Выпрямленного напряжения Udo/U2 |
Максимальное напряжение плеча Uобр.макс/Uво |
Анодный ток |
|||
В прерывистом режиме |
В непрерывном режиме |
Среднее значение |
Действующее значение |
|||
Udo(1+sin(р/6-a)) |
Udocos(a) |
2,34 |
1,045 |
0,33 |
0,577 |
2.7.3 Индуктивность дросселя
Определим угол, на который основная гармоника тока iн опережает основную гармонику Uн, который определяет время, предоставляемое для восстановления управляемости тиристора по формуле [4; с659]:
, (2.34)
где - максимальная частота сети;
- паспортное время выключения тиристора, согласно рекомендации [4; с109].
Из полученного диапазона принимаем угол
Согласно рекомендации [5; с659] . Тогда принимаем
Индуктивность дросселя Ld в цепи постоянного тока обычно выбирают из условия непрерывности тока. Для трехфазной мостовой схемы :
, (2.35)
где - выпрямленное напряжение управляемого выпрямителя.
2.7.4 Блок управления
Входными сигналами блока регулирования являются: задающие напряжение , определяющие частоту автономного инвертора тока АИТ, напряжение отрицательной обратной связи по выпрямленному току , снимаемое с датчика тока ДТ, и напряжение отрицательной обратной связи по угловой скорости асинхронного двигателя, снимаемое сдатчика ДС.
Блок управления состоит из четырех операционных усилителей. [10; 139]
Регулирование выпрямленного тока (и, следовательно, тока статора двигателя) осуществляется при помощи регулятора тока (РТ), воздействующего через систему управления выпрямителем (СУВ) на угол включения тиристоров управляемого выпрямителя (УВ). Регулятор тока собран на операционном усилителе по схеме ПИ - регулятора. Через резисторы R10 и R11 на его вход подаются сигналы отрицательной обратной связи по току и задающий сигнал , пропорциональный модулю скольжения двигателя. Независимо от выходной частоты автономного инвертора тока (АИТ) регулятор тока обеспечивает в статике точное соответствие тока статора задающему сигналу .
Регулятор скольжения (РС) собран на операционном усилителе по схеме П - регулятора. С его помощью осуществляется вычитание из сигнала пропорционально угловой скорости ротора, и усиление разности этих сигналов, которая пропорциональна величине скольжения двигателя. Так как выпрямленный ток не меняет своего знака независимо от режима работы двигателя, а изменяет свой знак скольжение, то знак должен сохраняться неизменным. Операция выделения модуля напряжения осуществляется с помощью диодов V2 и V3 и инвертора знака, выполненного на усилителе И.
На входе регулятора частоты (РЧ) суммируются сигналы скольжения (с выхода РС) и угловой скорости (с датчика ТГ). Напряжение с выхода РЧ подается на систему управления инвертором (СУИ), управляющую выходной частотой АИТ. Следовательно, регуляторы РТ и РЧ подчинены регулятору скольжения.
Стабилитрон V1 служит для ограничения скольжения и соответственно тока в переходных и аварийных режимах.
Параметры РЧ выбраны так, что при увеличении нагрузки на валу двигателя частота на выходе АИТ сохраняется постоянной. Пропорционально увеличению сигнала скольжения возрастает ток двигателя. Поэтому жесткость механической характеристики остается такой же, как и у естественной.
При подаче скачком задающего напряжения открывается стабилитрон V1. С увеличением угловой скорости происходит частотный пуск двигателя при постоянном скольжении и соответствующих ему постоянном токе статора и моменте двигателя. По окончании пуска напряжение , поступающее со стороны датчика угловой скорости, становится близким к задающему сигналу . Стабилитрон V1 закрывается и угловая скорость привода устанавливается в соответствии с задающим сигналом.
При отключении осуществляется торможение электропривода с отдачей энергии в сеть. При этом открывается стабилитрон V1, но уже при другом знаке сигнала скольжения по сравнению с пуском, и на входе РЧ сигнал скольжения вычитается из сигнала угловой скорости, частота на выходе АИТ уменьшается и двигатель переходит в генераторный режим (величина скольжения становится отрицательной). Торможение происходит при неизменных значениях тока, момента и скольжения двигателя.
Стабилитроны V10, установленные в цепи обратной связи регулятора тока, ограничивают максимальный уровень сигнала управления выпрямителем , то есть максимальные значения э. д. с. в выпрямительных и инверторных режимах его работы.
2.7.5 Выбор тахогенератора
Отрицательной обратной связью по угловой скорости двигателя является датчик скорости. В качестве датчика скорости подбираем тахогенератор. Тахогенератор - машина постоянного тока с независимым возбуждением или возбуждением постоянными магнитами, работающая в генераторном режиме. По максимальному числу оборотов двигателя по таблице 9.2 [5; с128] выбираем тахогенератор типа ТД-103. Его данные приведены в таблице 2.10.
Таблица 2.10 - Данные тахогенератора
Тип |
|||||
ТД - 103 |
1500 |
0,100 |
0,10 |
0,70 |
Рассчитаем выходное напряжение тахогенератора по формуле [7; с214]:
(2.36)
где - коэффициент тахогенератора, по таблице 2.10;
- число оборотов вала двигателя, по таблице 2.3.
2.7.6 Выбор датчика тока
В качестве датчика тока используем резистивный шунт. Он определяется по номинальному току. По таблице 1.36 [5; с29] выбираем шунт, технические характеристики, которого приведены в таблице 2.11.
Таблица 2.11 - Характеристики шунта
Тип |
Класс точности |
Номинальный ток, А |
Номинальное падение напряжения, мВ |
|
75ШС-02 |
0,2 |
300-4000 (7 пределов) |
75 |
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Передаточная функция регулятора скольжения
Регулятор скольжения (РС) собран на операционном усилителе по схеме П - регулятора. С его помощью осуществляется вычитание из сигнала и усиление разности этих сигналов, пропорционально величине скольжения двигателя. Запишем условие работы регулятора при номинальной скорости [5; с113]:
(3.1)
где - задающий сигнал, зададимся условием, что при номинальной скорости . Так как выпрямленный ток не меняет своего знака независимо от режима работы двигателя, а изменяет свой знак скольжение, то знак должен сохраняться неизменным;
- номинальное выходное напряжение тахогенератора, по формуле (2.36) .
Тогда из формулы (3.1) следует зависимость:
. (3.2)
Зададимся сопротивлением резистора . Тогда
.
По стандартному ряду таблица 11.1.3 [20 с215] выбираем приближенное значение .
В качестве операционного усилителя выбираем микросхему К140УД1, параметры которой указаны в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры микросхемы К140УД1
ОУ |
, В |
, мА |
, МГц |
, МОм |
Аналог |
||
К140УД1 |
2x6,3 |
6 |
3 |
0,004 |
1, 10, 100 |
мА702 |
Определяем . Тогда и передаточная функция регулятора скольжения будет иметь вид:
(3.3)
3.2 Передаточная функция инвертора знака
Операция выделения модуля напряжения осуществляется с помощью диодов V2 и V3 и инвертора знака, выполненного на усилителе И. В качестве усилителя выбираем тот же операционный усилитель К140УД1 с . Тогда передаточная функция данного звена запишется следующим образом:
(3.4)
Резисторы R7 и R8 определяются как ограничители тока для диодов V2 и V3 и будут равны 1кОм.
3.3 Передаточная функция регулятора частоты
На входе регулятора частоты РЧ суммируются сигналы скольжения (с выхода РС) и угловой скорости (с датчика скорости). Напряжение с выхода РЧ подается на СУИ, управляющую выходной частотой АИТ. Запишем условие работы регулятора при номинальной скорости [5 с113]:
(3.5)
где - выходное напряжение регулятора скольжения, по формуле 3.1 ;
- номинальное выходное напряжение тахогенератора, по формуле (2.21) .
Из формулы (3.4) следует зависимость:
. (3.6)
Зададимся сопротивлением резистора . Тогда
.
По стандартному ряду таблица 11.1.3 [20 с215] выбираем приближенное значение .
Передаточная функция для регулятора частоты запишется в следующем виде:
. (3.7)
При k=0,033 номинал резистора , будет определяться по формуле:
(3.8)
По стандартному ряду таблица 11.1.3 [20 с215] выбираем приближенное значение .
3.4 Передаточная функция регулятора тока
Регулирование выпрямленного тока (и, следовательно, тока статора двигателя) осуществляется при помощи регулятора тока (РТ), воздействующего через СУВ на угол включения тиристоров УВ. Регулятор РТ собран на операционном усилителе по схеме ПИ-регулятора. Через резисторы R10 и R11 на его вход подаются сигналы отрицательной обратной связи по току и задающий сигнал пропорциональный модулю скольжения двигателя. Независимо от выходной частоты автономного инвертора тока регулятор тока обеспечивает в статике точное соответствие тока статора задающему сигналу . Передаточная функция данного звена будет иметь вид [10, с134]:
, (3.9)
где p - оператор;
k - передаточный коэффициент, определяется при :
, (3.10)
где - выходное напряжение регулятора тока, из условия СУВ ;
- номинальное падание напряжения на датчике тока, по таблице «»»» ;
- постоянная времени регулятора тока. В качестве операционного усилителя выбираем микросхему К140УД1. В таблице 3.2 приведены основные зависимости от k.
Таблица 3.2 - Основные зависимости передаточного коэффициента
k |
, кОм |
, nФ |
|
1 |
0,02 |
10000 |
|
10 |
0,2 |
1000 |
|
100 |
2 |
100 |
По формуле (3.9) , тогда по таблице 3.2 принимаем номинал резистора и емкость конденсатора . Тогда
(3.11)
Отсюда передаточная функция будет иметь вид:
.
Номинал резисторов R10 и R11 определим из зависимости [10 с134]:
,
откуда
(3.12)
По стандартному ряду таблица 11.1.3 [20 с215] выбираем приближенное значение .
3.5 Передаточная функция управляемого выпрямителя
Передаточная функция управляемого выпрямителя вместе с системой управления СУВ, как правило, апроксимируется апериодическим звеном первого порядка:
(3.13)
где - выходное напряжение управляемого выпрямителя
- напряжение управления, подаваемое на вход системы управления СУВ;
- коэффициент передачи управляемого выпрямителя, определяется по формуле:
, (3.14)
где - постоянная времени управляемого выпрямителя, определяется по формуле [14, с204]:
. (3.15)
Отсюда передаточная функция управляемого вентиля будет иметь вид:
3.6 Передаточная функция инвертора тока
Автономный инвертор тока вместе с системой управления СУИ будет поддерживать условие [8, с393]:
, (3.16)
где - фазное напряжение статора;
- номинальное фазное напряжение статора при частоте ;
f - частота питающей сети статора;
- номинальная частота питающей сети статора, .
Удовлетворяя условие (3.16), передаточная функция АИТ примет вид:
. (3.17)
3.7 Передаточная функция АД
Упрощенная схема асинхронного двигателя при управлении угловой частотой напряжения статора показана на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - Структурная схема асинхронного двигателя
Где - относительное напряжение статора, определяется по формуле [12; с92]:
, (3.18)
- относительная частота напряжения статора, определяется по формуле [12; с92]:
, (3.19)
из условия (3.16)
,
получаем:
,
- механическая постоянная времени, определяется по формуле [10; с80]:
(3.20)
где J=3,3 - момент инерции двигателя, определяется по таблице 2.3;
- номинальная частота, по таблице 2.3;
- номинальный момент двигателя, определяется по таблице 2.3;
- электромагнитная постоянная времени двигателя определяется по графику рисунок 2-15 [8; с75], при и .
Тогда передаточная функция электрической части двигателя будет иметь вид:
, (3.21)
а передаточная функция механической части выглядит
, (3.22)
3.8 Передаточная функция датчика скорости
Подобные документы
Разработка моделей составных частей системы. Подбор оборудования и определение параметров составных частей: аккумулятора, солнечной панели, инвертора, контроллера заряда, управляемого выпрямителя. Разработка системы управления и комплексной модели.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 09.05.2015Обоснование, выбор и описание функциональной и структурной схемы электропривода. Разработка и характеристика принципиальной электросхемы и конструкции блока, определенного техническим заданием. Расчет и выбор элементов автоматизированного электропривода.
курсовая работа [198,1 K], добавлен 04.11.2012Функции системы регулирования теплопотребления. Выбор средств измерения, управления, регулирующего органа и циркуляционных насосов. Разработка функциональной схемы. Выбор проводов, кабелей и защитных труб. Расчет измеряемых параметров теплоносителя.
курсовая работа [110,4 K], добавлен 12.12.2013Выбор рациональной схемы управляемого выпрямителя, силовая часть электропривода. Расчет и выбор преобразовательного трансформатора, тиристоров, сглаживающего реактора. Расчет двухзвенного преобразователя частоты для частотно-регулируемого электропривода.
курсовая работа [850,2 K], добавлен 07.11.2009Проектирование функциональной схемы АЭП и расчет элементов силовой цепи. Вычисление параметров регуляторов тока и скорости, проектирование их принципиальных схем. Имитационное моделирование и исследование установившихся режимов системы электропривода.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 27.02.2012Разработка функциональной и принципиальной схем системы управления электропривода. Выбор типа управляющего устройства, источников питания, силовых ключей, коммутационной аппаратуры, элементов управления. Разработка программы управляющего устройства.
курсовая работа [498,3 K], добавлен 12.03.2013Ознакомление с техническими требованиями на разработку схемы сигнализации. Рассмотрение структурной электрической схемы и её описание. Выбор элементов и расчёт параметров устройства тревожной сигнализации. Основы применения мигающего сигнала и звука.
курсовая работа [119,4 K], добавлен 29.10.2014Проблема комплексной автоматизации. Структуры автоматизированной системы управления ТЭС. Анализ и выбор современных средств управления и обработки информации. Разработка функциональной схемы системы управления за параметрами. Управления расходом воды.
курсовая работа [424,9 K], добавлен 27.06.2013Выбор структуры комплектного тиристорного электропривода и элементов силового электрооборудования. Функциональная и структурная схемы, переход к относительным единицам. Расчет параметров структурной схемы. Выбор типа регуляторов и тахогенератора.
курсовая работа [827,1 K], добавлен 26.03.2015Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре. Выбор силового электрооборудования. Структурная схема объекта регулирования. Описание схемы управления электропривода, анализ статических и динамических режимов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.01.2014