Система автоматического регулирования скорости шахтной подъемной установки с тиристорным асинхронным электроприводом

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



2 со следующими техническими характеристиками АКН2 -18-43-20:

номинальная мощность Рном=800 кВт;

синхронная частота вращения n=300 об/мин;

частота вращения номинальная nном=295об/мин;

ток статора =112 А;

ток ротора =445 А;

ЭДС ротора =1100В;

Перегрузочная способность =2,3;

КПД =0,933.

Выбранный двигатель проверяется на допустимую перегрузку по условию:

 

 

 

 

где 1,6 - коэффициент допустимой перегрузки АД;- максимальное движущее усилие, определяемое по диаграмме;Н - номинальное движущее усилие, развиваемое двигателем.

 

кН.

 

Проверяется условие

.

Так как условие выполняется, то двигатель не перегружен.

 

3. Исследование статистической САР скорости электропривода шахтной подъемной установки

 

.1 Методика определения показателей качества САР скорости ШПУ

тиристорный электропривод асинхронный шахтный подъемный

Заданные показатели качества определяются по методике профессора Г.Е. Иванченко [4] применительно к конкретному случаю, исходя из следующих положений.

САР скорости привода подъемных машин представляет собой систему программного управления, исследование которой можно выполнять двумя путями. Первый путь предусматривает исследование процесса обработки заданной диаграммы скорости в течение всего периода движения, второй - на ограниченном участке тахограммы, где к САР предъявляются наиболее жесткие требования. Последний путь существенно проще и обеспечивает при достаточной точности исследований получение общих зависимостей, необходимых для синтеза системы.

Мгновенное изменение заданного значения регулируемого параметра создает более тяжелые условия регулирования, чем плавное. Это позволяет свести исследование движения привода подъемной установки к обычной задаче классической теории автоматического управления Обеспечение системой желаемого качества регулирования при ступенчатом воздействии является гарантией выполнения требуемой тахограммы при плавном задании скорости.

В статической системе управления установившееся значение отклонения скорости ∆V1, от заданной может быть принято постоянной величиной, так как статическая нагрузка в течение переходного процесса остается практически неизменной. Мгновенное значение ошибки по скорости определяется выражением

 

∆V= ∆Vс+∆VД

где ∆VД - динамическая ошибка.

Знак (+) принимается при разгоне в двигательном и замедлении в тормозном режимах, знак (-) при замедлении е двигательном и разгоне а тормозном режимах.

Максимальное значение динамической ошибки соответствует началу переходного процесса и равно величине скачка задающего воздействия

 

 

В период разгона подъемного двигателя в двигательном и замедлении в тормозном режимах отклонение действительной скорости от заданной будет наибольшим. Поэтому вопрос обеспечения требуемой точности САР необходимо решать именно для этого случая.

Для обеспечения нормальной работы системы при принятом способе управления двигателем необходимо соблюдение условия

 

 

которое ограничивает допустимую величину динамической ошибки. Значение статической ошибки находится из условия

 

 

где - допустимая скорость в момент наложения предохранительного тормоза,

 

м/с.

Следовательно, значение не должно превышать м/с.

Максимальная длительность переходного процесса из условия его затухания к моменту очередного изменения заданной скорости на величину

определяется соотношением

 

 

где - заданная длительность переходного процесса. Заданная длительность переходного процесса

 

 

где амах - наибольшее ускорение (замедление) подъемного сосуда

Если заданная скорость изменяется плавно, что имеет место в нашем случае, точность управления возрастает м расчетное время переходного процесса может быть найдено из выражения

 

 

где - коэффициент, зависящий от степени характеристического уравнения системы, равный 2,2 для уравнений третьего порядка и двум для уравнения четвертого порядка.

Следовательно, расчетное время переходного процесса

с

Максимальное перерегулирование и число колебаний переходного процесса и могут быть приняты соответственно

Приведенные выражения определяют показатели качества, необходимые для выполнения синтеза проектируемой системы привода.

 

.2 Методика синтеза САР скорости

 

Задача синтеза заключается в выборе структуры и параметров системы автоматического регулирования, обеспечивающей требуемую точностью удовлетворяющей заданным показателям качества. Выбор алгоритма и расчет параметров во многом определяются статическими и динамическими свойствами объектами управления.

Сложность исследования рассматриваемого электропривода как объекта управления заключается в том, что он описывается системой нелинейных уравнений [5,6], аналитическое решение которых затруднительно. Как показано в ряде работ, в том числе и в [4] синтез САР скорости электропривода ШГТУ можно выполнить по его линеаризованной математической модели. Однако при этом не учитываются изменения динамических характеристик и структурных схем асинхронного двигателя, имеющих место при смешанном управлении им, как принято в проекте. Поэтому в основу синтеза данной САР положены рекомендации по выбору структуры и параметров линеаризованной модели тиристорного привода как объекта управления, разработанные [4-7]

Линейная математическая модель исследуемого объекта управления в дифференциальной форме записи имеет вид

 

 

где j - момент инерции подъемной установки, приведенный к валу двигателя;

ω - циклическая частота вращения двигателя;

v - относительное значение напряжения, подводимого к двигателю (первой гармонике - в двигательном режиме, постоянной составляющей - в режиме динамического торможения);

р - относительная величина сопротивления роторной цепи;с - статический момент нагрузки;

К β, Кэ, Кρ - соответственно коэффициент жесткости механической характеристики, коэффициент чувствительности к изменению питающего напряжения и коэффициент чувствительности к изменению активного сопротивления ротора.

Минимальные значения . имеют место при и

определяются выражениями:

 

,

,

,

,

 

где - значение критического момента, ;

- максимальное значение момента, необходимое для выполнения

заданной программы скорости, ;

- момент инерции установки; приведенный к валу двигателя,; -синхронная циклическая частота вращения двигателя.

- критическое скольжение.

Номинальное скольжение двигателя

 

Критическое скольжение на естественной, механической характеристике

 

 

Синхронная циклическая частота вращения двигателя

 

 

Номинальный и критический моменты двигателя:

 

 

 

Максимальный момент на валу двигателя;

 

 

 

 

Следовательно, значения определятся как

,

,

,

Параметры остальных элементов, входящих в исходную САР (рисунок 3), определяются следующими соображениями: поскольку инерционность системы фазного управления (СФУ) и тиристорного коммутаторов (ТК) во много раз меньше инерционности электромеханической системы, то эти устройства можно рассматривать как практически безынерционные звенья, описываемые уравнениями в приращениях;

 

 

где - угол открытия тиристоров, эл. град;

-напряжение управления. В;

- коэффициенты передачи системы фазного управления

тиристорного коммутатора соответственно.

Таким образом, желаемый коэффициент усиления разомкнутой САР из условия статической точности в данном случае составит

 

 

где - максимальная скорость движения подъемных сосудов, согласно заданию

Тогда желаемый коэффициент усиления разомкнутой САР из условия статической точности будет равен

коэффициент усиления усилителя

 

 

коэффициент передачи замкнутой системы

,

коэффициент передачи системы по ошибке

 

 

Значение статической ошибки определяется условием (3.4). Используя выражения, приведенные выше передаточные функции разомкнутой и замкнутой САР по основному управляющему воздействию

 

;

,

 

где - некомпенсированная постоянная времени.

c.

Обязательным условием устойчивости такой системы является выполнение соотношений ТОБ >ТФС. и КР >1, что соблюдается.

Передаточная функция оптимальной САР будет иметь вид

,

 

Передаточная функция регулятора определяется по формуле

 

,

 

где - изодромная постоянная времени.

Изодромная постоянная времени определяется как

 

с.

 

При работе асинхронного двигателя в точке, соответствующей критическому скольжению, получается структурно-неустойчивая система содержащая два последовательно включенных неминимально-фазовых звена.

Делается попытка синтезировать структурно-устойчивую САР, для чего в числителе передаточной функции регул