ЗАМКНУТЫЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

СОДЕРЖАНИЕ.

1.Практическая работа №1 –стр. 3-5

2.Практическая работа № 2 –стр. 6-9

3.Замкнутые схемы управления электропривода –стр.10-14

4.Интегрированный электропривод –стр. 15

Список литературы.

Практическая работа №1

Расчёт параметров кинематической схемы электропривода.

На рисунке приведена кинематическая схема грузоподъёмной лебёдки с двухступенчатым редуктором.

Грузоподъёмная лебёдка имеет грузоподъёмность G(т): диаметр барабана (м); КПД лебёдки (барабана) : КПД первой ступени редуктора ;КПД второй ступени редуктора .Передача числа шестерен редуктора , .Двигатель вращается с номинальной скоростью (об/мин).Вращающий момент на валу двигателя М(Нм). На валу барабана, который вращается со скоростью (об/мин), действует момент

Единицы измерения грузоподъёмности необходимо перевести из тонн в ньютоны.

Данные для расчёта представлены в таблице вариантов.

 

 

Дано:

G=8

=0,5

=0,94

=0,98

=0,96

=740

=5,5

=6

Требуется определить:

1.Скорость подъёма груза

2.Моменты на валах барабана и двигателя при подъеме и спуске полного груза

3.Мощность на валу двигателя при подъёме полного груза Р (кВт).

Порядок расчёта:

1.Определяем передаточное число (отношение) редуктора

 

2.Определяем скорость вращения барабана

(об/мин)

3.Определяем линейную скорость перемещения груза

4.Определяем момент на валу барабана при подъёме груза

где угловая скорость вращения барабана (рад/с) (рад/с)

Эту величину можно проверить,исходя из определения момента с учётом энергии в передачах;

5. Определяем момент на валу при подъёме груза

где полный КПД механизма

-КПД двухступенчатого механизма

6.Определяе момент на валу барабана при спуске груза

 

Определяем момент на валу двигателя при спуске груза

Моменты являются тормозными и направлены против движения, т.е. на подъём груза

7.Определяем мощность на валу двигателя при подъёме полного груза

где угловая скорость вращения двигателя (рад/с)

(рад/с)

 

Практическая работа № 2

Расчёт параметров процессов электроприводе.

Двигатель постоянного тока приводит в движение механизм. На рисунке представлены линейные механические характеристики двигателя 1 и исполнительного органа механизма 2. Здесь – момент короткого замыкания двигателя, то есть момент включённого двигателя с неподвижным ротором; - установившаяся (конечная) скорость, соответствующая точен пересечения механических характеристик А; - угловая скорость хода.

 

 

Данные двигателя и механизма приведены в таблице вариантов.

Дано:

Р = 75 кВт

=1000 об/м

=1250 об/м

= 3 942,5кг

= 1,32

= 2,39

= 0,8

Требуется

1.Определить ориентировочно время разгона при прямом пуске двигателя, имеющего линейную механическую характеристику, вхолостую и под нагрузкой.

2.Построить зависимости при пуске двигателя.

Порядок расчёта:

Определение времени разгона

1.Углова скорость двигателя (рад/с)

номинальная

(рад/с)

холостого хода

(рад/с)

2.Моменты (Нм)

номинальный двигателя

постоянный средний момент

пусковой (короткого замыкания)

механизма

3.Время разгона двигателя (сек)

в холостую при

(сек)

под нагрузкой

4.Электромеханическая постоянная времени (сек)

-время, в течении которого при вод меняющий момент инерции , разгоняется из неподвижного состояния до под действием неизменного момента, равного является касательной к кривой характеристики

 

 

Построение характеристики

1. Определяем начальные значения переменных

2. Определяем установившееся значение угловой скорости

3. Определяем установившееся значение момента

Для расчёта кривых используем формулы

 

 

ЗАМКНУТЫЕ СХЕМЫУПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

Замкнутой автоматической системой называется такая система, в которой регулируемый параметр измерения используется и для целей регулирования. Принципиальной особенностью замкнутых автоматических систем является изменение знака в замкнутом контуре, т. е. замыкание контура с отрицательной обратной связью. Принцип отрицательной обратной связи является основополагающим принципом построения всех замкнутых автоматических систем.

Замкнутые схемы приводов образуются посредством разных обратных связей с использованием тех или иных усили­телей. Назначение обратных связей состоит в том, чтобы авто­матически поддерживать определенное соотношение между входной и выходной величинами при наличии возмущающих воздействий (например, изменении нагрузки).

Применение обратных связей в электроприводах позволяет значительно расширить диапазон регулирования скорости, повы­сить жесткость механических характеристик, улучшить качество переходных процессов и устойчивость работы.

Обратная связь представляет собой канал передачи и преоб­разования информации с выхода системы регулирования или ее узлов на вход с целью формирования результирующего сигнала управления.

В зависимости от знака сигнала обратная связь бывает положительной или отри­цательной. Если сигнал обратной связи суммируется с сигна­лом задания, то обратная связь называется положительной. Ес­ли сигнал обратной связи вычитается из задающего сигнала, то обратная связь называется отрицательной.

Имеются разного рода обратные связи, как по выполняемым функциям, так и по способу исполнения. По разным признакам различают следующие типы обратных связей:

1) в зависимости от физической величины, передаваемой на вход - обратные связи по скорости, положению, току, напряжению, вращающему мо­менту;

2) по относительному знаку передаваемой величины - поло­жительные и отрицательные;

3) в зависимости от области, в которой проявляется обратная связь - жесткая, действующая в установившемся и в переход­ном режимах; гибкая - действующая только в переходных режимах; с отсеч­кой - работающая, когда переменная отклоняется от заданного значения.

По устройству обратные связи подразделяются на:

- парамет­рические (статические электрические цепи);

-электромеханиче­ские (тахогенераторы), пассивные, без собственных источников энергии, и активные с источниками энергии.

Рассмотрим в качестве примеров некоторые схемы обратных связей.

Выполнение обратных связей по току и напряжению в двига­телях постоянного и переменного тока показано на рис. 1, а, б. Обратная связь по току нагрузки или вращающему моменту мо­жет вводиться также посредством тензометрического датчика.

Рисунок 1 – Обратные связи:

а) по току в двигателе постоянного тока;

б) по току и напряжению в двигателе переменного тока.

По типу выходной регулируемой координаты замкнутые системы электропривода подразделяются на следующие группы:

1 - Системы регулирования момента (усилия). К этому классу относятся, например, электроприводы систем натяжения металла в листопрокатном производстве в металлургии или системы на­тяжения пленки в химико-технологическом производстве тонких пленок. Закон регулирования момента (усилия) рабочего органа определяется технологическим процессом.

2 - Системы регулирования скорости. Они используются в элек­троприводах многих технологических машин: металлообрабаты­вающих станках, прокатных станах и многих других. Системы регулирования скорости делятся на две большие группы.

3 - Системы стабилизации скорости, у которых скорость под­держивается постоянной, несмотря на воздействие возмущений. К таким системам относятся, например электроприводы бумаго­делательных машин.

4 - Системы управления скоростью, у которых скорость рабоче­го органа регулируется с высокой точностью в широких пределах в соответствии с требуемым характером протекания технологи­ческого процесса. Это, например, электроприводы экскаваторов, подъемно-транспортных машин и другие.

5 - Системы регулирования положения рабочего органа. Эти системы используются в электроприводах нажимных винтов про­катных станов, в роботах и манипуляторах и многих других про­мышленных установках. В этих системах положение рабочего органа регулируется с заданной точностью в соответствии с тре­бованиями технологического процесса. Существует два типа замкнутых систем электропривода регулирования положения - системы позиционирования и следящие системы.

Системы позиционирования - это такие системы, в которых задается исходное и конечное положение рабочего органа, а тра­ектория перемещения не контролируется.

Следящие системы электропривода - это системы регулиро­вания положения, в которых задается и непрерывно контролиру­ется вся траектория движения рабочего органа. Рабочий орган должен повторять заданную траекторию с требуемой точностью.

Классификация элементов автоматизированного электропривода.

Под термином «элемент» автоматизированного электропри­вода понимается входящее в него устройство, выполняющее определенную функцию управления, в соответствии с которой входное воздействие элемента преобразуется в выходное.

АЭП можно представить в виде совокупности силовых и управляющих элементов (рис. 2). Силовые элементы преобра­зуют, регулируют и приводят к рабочему органу (РО) механизма основной поток энергии. Управляющие элементы формируют, преобразуют и подводят сигналы управления к силовым элемен­там. К силовым элементам относятся управляемые преобразова­тели энергии (УПЭ), электродвигатели (М), передаточные меха­низмы (ПМ), рабочие органы машин и механизмов.

Управляющие элементы можно разделить на две группы:

1) элементы систем управления вентилями УПЭ, которые преобразуют сигнал управления с выхода системы автоматиче­ского управления (САУ) в открывающие импульсы;

2) элементы САУ, формирующие задающие и управляющие воздействия и определяющие статические и динамические свой­ства АЭП.

По функциональному признаку элементы второй группы де­лятся на следующие виды:

- регуляторы (Р) - вычисляют разность сигналов за­дания и обратной связи (рассогласование) и на ее основе форми­руют управляющее воздействие, приводящее регулируемую ко­ординату к заданному значению;

- датчики (Д) - преобразуют управляемую координату в электрический сигнал, используемый как сигнал обратной связи;

- задающие элементы (ЗЭ) - формируют задающие воз­действия, определяющие технологическую программу работы АЭП;

- согласующие элементы (СЭ) - согласуют выходные и входные координаты соединяемых элементов по роду тока, виду и уровню сигналов и т.п.

 

 

\

 

Интегрированный электропривод.

В последние годы для некоторых станков и специальных механизмов стали разрабатываться и применяться ЭП с объединением в единую конструкцию нескольких компонент -двигателя, механической передачи, датчиков координат, а в неко­торых случаях и силового преобразователя. Такой электромехани­ческий модуль, называемый иногда мехатронным, позволяет в ряде случаев получать более высокие технико-экономические показате­ли работы ЭП и технологического оборудования.

 

 

Список литературы.

1.http//www/ lektsii.org

2.http//www/ studref.com

3.http//www/ portal.tpu.ru