Курсовая работа: Системы управления электромеханическими объектами

Вариант 1 - 13

ЗАДАНИЕ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. Выбрать основное электрооборудование (тиристорный преобразователь для якорной цепи и обмотки возбуждения, трансформаторно-реакторное оборудование, сглаживающий дроссель, вводной автоматический выключатель, тахогенератор, шунты, задатчик скорости).

2. Разработать и описать функциональную схему электропривода (состав блоков и узлов, краткое описание работы схемы при пуске вхолостую до номинальной скорости и при приложении номинального момента нагрузки).

3. Произвести расчет параметров силовой цепи электропривода (при определении индуктивности цепи обмотки возбуждения построить кривую намагничивания двигателя, провести касательную при номинальном потоке, построить расчетный треугольник в электронном виде).

4. Рассчитать запас по напряжению тиристорного преобразователя якоря двигателя (необходимый и фактический) и предельную ЕДС двигателя при номинальном напряжении питающей сети и сниженном на 10%.

5. Оптимизировать контура регулирования тока якоря, скорости и тока возбуждения двигателя. Определить тип регуляторов и рассчитать параметры решающих цепей. Параметры регулятора тока якоря рассчитать:

1) с датчиком тока на базе шунта, 2) с реальным датчиком на базе трансформаторов переменного тока (k_дтя =2,4 В/I_dян, I_dян: 25А, 50А, 80 А; 100А, 200А, 400А, 630А). Резистор задания на номинальный ток возбуждения определить: 1) с датчиком тока возбуждения на базе шунта при ПИ и 2) П регуляторах тока возбуждения. С реальным датчиком на базе трансформатора 3) определить резистор в канале датчика тока возбуждения (k_дтв = 5 В/I_dвн, I_dвн: 5А, 10А, 20А;).

6. Оценить влияние внутренней обратной связи по ЭДС на процессы в контуре тока якоря двигателя (использовать аппарат передаточных функций и моделирование в ПО SamSim; построить осциллограммы тока якоря при отработке скачка задающего сигнала U_зт, соответствующего I_н при заторможенном двигателе и с этим же сигналом при разгоне).

7. » Рассчитать и построить в электронном виде скоростные характеристики и их статизм в замкнутой и разомкнутой системах электропривода при U_зс1=10 В (Ω_о1=Ω_о) и
U_зс2 = 4 В (Ω_о2).

8. Рассчитать динамическое падение скорости двигателя и построить осциллограмму скорости при приложении номинального момента нагрузки (использовать аппарат передаточных функций и моделирование в ПО SamSim).

9. Рассчитать параметры регулятора скорости для заданного статизма скоростной характеристики электропривода (только при ПИ регуляторе скорости).

10. Исследовать динамические процессы в контуре тока якоря и скорости (использовать моделирование в ПО SamSim).

А). При настройке РТ: Изменяя значения коэффициента пропорционального усиления и изодромной части ПИ-регулятора тока построить 9 осциллограмм тока заторможенного двигателя при отработке скачка задающего сигнала (U_зт1), при котором I_у1= I_н.

Б). При отработке меандра знакопеременного задающего сигнала контуром тока с U_зт2, при котором Iу2 = I_макс.

В). При отработке заданий скорости U_зс и возмущений I_с по алгоритму: пуск на ХХ с U_зс1= Ω*₀₁, приложение нагрузки I*_с, реверс с - Uзс₂= Ω*₀₂, снятие нагрузки, останов. Полный цикл не должен превышать 6-8 с., интервалы времени д.б. такими, чтобы изменения задающего и возмущающего воздействия приходились на установившийся режим работы привода (а - с ЗИ, б - без ЗИ).

11. Приложить принципиальные электрические схемы: систем управления, регулирования, защит; внутренних и межплатных соединений для однозонного тиристорного электропривода.

12. Разработать схему подключения электропривода и составить спецификацию ее элементов.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Схема подключения (А4), схема внутренних соединений (А3), схема блока межплатных соединений (А4).

2. Схема блока №1 (А1), схема блока №2 (А1 +А1).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Тип двигателя – П132-4К.

Тип электропривода – реверсивный.

Регулятор скорости ПИ – типа.

Число ступеней – 14.

Цифровое моделирование:

Ω^*₀₁ = 1;

Ω^*₀₂ = 0,5;

I^*_c = 0,9;

I^*_d = 0,7.

Статизм= 1,4%

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

1 Выбор основного электрооборудования 3

1.1 Выбор электродвигателя 3

1.2 Выбор тиристорного преобразователя 3

1.3 Выбор токоограничивающего реактора 4

1.4 Выбор шунта в цепи якоря 4

1.5 Выбор шунта в цепи возбуждения 4

1.6 Выбор тахогенератора 4

1.7 Выбор вводного автоматического выключателя 5

1.8 Выбор задатчика скорости 5

2 Функциональная схема электропривода и ее описание 8

3 Расчет параметров объекта регулирования 10

4 Расчет запаса по напряжению тиристорного преобразователя

якоря двигателя 15

5 Оптимизация контуров регулирования 17

5.1 Оптимизация контура тока 17

5.2 Оптимизация контура скорости 21

5.3 Оптимизация контура возбуждения 24

6 Оценка влияния внутренней ООС по ЭДС на процессы

в контуре тока 28

7 Расчет и построение скоростных характеристик 33

8 Расчет динамического падения и осциллограммы скорости 35

9 Расчёт параметров регулятора скорости для заданного статизма 38
10 Исследование динамических процессов 39
10.1 Настройка контура тока 39
10.2 Исследование контура 43
10.3 Исследование внешнего контура 45
Заключение 51
Список литературы 52

Приложения

П1. Схема подключения А4 54

П2. Схема внутренних соединений А3 55

П3. Схема блока межплатных соединений А4 56

П4. Спецификация 57

П5. Схема блока №1 (система управления) А1 1 лист

П6. Схема блока №2 (система регулирования и защит) А1 2 листа

ВВЕДЕНИЕ

При построении электроприводов постоянного и переменного тока с полупроводниковыми преобразователями в отечественной и зарубежной практике широкое распространение получили замкнутые системы управления, построенные по подчиненному принципу.

Целью данной курсовой работы является разработка однозонного реверсивного тиристорного электропривода постоянного тока с обратной связью по скорости и стабилизацией тока возбуждения двигателя.

Электропривод с подчиненным регулированием параметров широко применяется для различных механизмов в промышленности. Данный электропривод постоянного тока, проектируемый в курсовой работе, разрабатывается на основе комплектного тиристорного электропривода ЭПУ. Применение тиристорного электропривода позволяет оптимизировать его работу на отработку необходимых технологических операций.

Автоматизация всех отраслей нашей страны приводит к облегчению труда рабочих, к уничтожению существенного различия между трудом умственным и трудом физическим.

До последнего времени доля регулируемых электроприводов в машиностроении составляла сравнительно небольшой процент от общего числа электроприводов. При этом не так давно применялись электроприводы постоянного тока с электромашинными и магнитными преобразователями.

Разработка и производство мощных вентилей и тиристоров позволили на их базе создать малогабаритные управляемые преобразователи.