Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


Курсовик Определение структуры и параметров объекта управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором. Расчет его динамических характеристик. Расчет характеристик асинхронного двигателя. Разработка принципиальной схемы и конструкции блока управления.

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 29.07.2009. Год: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Введение

Современный электропривод состоит из большого числа разнообразных деталей, машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса. Наиболее важным элементом является система управления электроприводом (СУЭП). От правильного функционирования системы управления зависит состояние объекта управления и правильности отработки заданных параметров.
В настоящее время СУЭП решает несколько важных задач:
Формирование статических механических характеристик электропривода с целью стабилизации скорости (или момента), расширение диапазона регулирования скорости, ограничение перегрузок, формирование адаптивных систем.
Оптимизация переходных режимов с целью повышения быстродействия, снижения динамической ошибки, ограничение ускорения, рывков и т.д.
Целью данного курсового проекта является разработка системы непрерывного управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью импульсно-ключевого регулятора добавочного сопротивления роторной цепи.
Также необходимо разработать принципиальную схему, с выбором ее элементов, и предложить вариант реализации блока управления.
1. Определение структуры и параметров объекта управления

В задании на курсовой проект в качестве исполнительного двигателя используется асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТН112-6. Данный двигатель наиболее часто применяется в краново-металлургичес ом производстве. Приведем паспортные данные для двигателя:
Номинальная мощность P2н=15 кВт;
Номинальное напряжение статора (питания) Uн=380 В;
Номинальное напряжение ротора U2ф=219 В;
Номинальная частота вращения nном=955 об/мин;
Критический момент Ммах=380 Нм;
Номинальный ток статора I1н=38 А;
Номинальный ток ротора I2н=46 А;
Коэффициент мощности cos=0.73;
Коэффициент полезного действия =82%;
Момент инерции ротора Jp=0.313 кгм2;
Класс нагревостойкости - Н;
Степень защиты IP44.
Определим необходимые параметры двигателя:
Номинальная скорость двигателя:
Скорость холостого хода:
Номинальный момент двигателя:
Номинальное скольжение двигателя:
Критическое скольжение двигателя:
Отношения сопротивлений:
Сопротивление статора:
Ом
Приведенное сопротивление ротора:
Ом
Индуктивное сопротивление короткого замыкания:
Ом
Так как Xk=X1+X2', причем X1X2' примем: X1=0.68 Ом, X2'=0.7 Ом.
Рассчитаем коэффициент приведения сопротивления Кr:
Определяем сопротивления ротора:
Ом
О
Исходя из задания, силовой канал представляем следующим образом (рис.1):
рис.1. На представленной схеме: М - асинхронный двигатель с фазным ротором; BR - тахогенератор; U1 - трехфазный мостовой выпрямитель, включенный в цепь ротора; ДТ - датчик тока; Rd - добавочное сопротивление, шунтированное ключом с частотой коммутации fk=3кГц; К - коммутатор; СУ - система управления.
Дополнительный резистор Rd включен в цепь ротора через неуправляемый выпрямитель U1. Коммутатор (ключ) К периодически закорачивает сопротивление Rd, причем скважность = tвкл/Тком может изменяться внешним сигналом Uzc в пределах от 0 до 1. При =0 т.е. при не включенном коммутаторе, сопротивление роторной цепи составит Rr+Rd, что определит механическую характеристику 2 (рис.2). При =1 (ключ включен постоянно) Rd=0 и двигатель работает на характеристике 1, близкой к естественной (рис.2). Плавное изменение величины скважности в пределах 0< <1 обеспечивает семейство характеристик, расположенные между характеристиками 1 и 2. Величина в данном случае зависит от величины тока и скорости. Импульсно-ключевой способ управления АД имеет ряд преимуществ: Высокое быстродействие; Переход с характеристики на характеристику при переходных процессах плавный, без скачков тока и момента, что повышает надежность системы.
Наряду с этими достоинствами данный способ имеет очень существенный недостаток: Регулирование скорости осуществляется путем повышения скольжения, что приводит к увеличению потерь. Поэтому ИКР следует применять только в старых электроприводах в качестве их модернизации, и то только тогда, когда двигатель работает на низких скоростях непродолжительное время.
2. Расчет характеристик асинхронного двигателя

По уточненной формуле Клосса рассчитываем значения момента и скорости:
Результаты вычислений сведены в таблицу 1.
Тб.1
S
1
0.9
0.8
0.6
0.5
0.4
0.3
0.285
0.25
0.2
W рад/с
0
10.5
20.9
41.9
52.4
62.8
73.3
73.4
78.5
83.8
M Нм
259
282.4
308.8
375.1
414.6
453.8
478.2
480
477.6
450.1
S
0.1
0.09
0.05
0.045
0
W рад/с
94.2
95.3
99.5
100
104.7
M Нм
301.2
276.5
156.5
159
0
Естественная характеристика представлена на рис.2
Определим рабочую область электропривода:
Скорость: Wo(0.05…0.5)=5.23552. 5 рад/с;
Момент: Мн(0.2…1)=30150 рад/с;
На рис.2 эта область выделена штриховкой. В режиме ИКР двигатель работает на семействе характеристик с постоянно меняющейся жесткостью (из-за постоянного изменения сопротивления Rd ). Максимальное значение сопротивления соответствует точке А, рассчитываем его величину по формуле:
,
где: S'k - критическое скольжение на характеристике 2;
S'н - номинальное скольжение на этой характеристике;
Мн - момент нагрузки (для точки А равен 30 Нм).
Находим номинальное скольжение S'н= 0.95
С помощью программного пакета MATHCAD находим значение критического скольжения на характеристике 2: S'k=7.27 , тогда:
R2'max= S'k*Xk=7.27*1.38=10.03 Ом;
R2'д=R2'maх-R2'=10. 3-0.4=9.63 Ом;
R2д= R2'д/Kr=9.63/1.21=7. 6 Ом.
Рис.2
Приведем эквивалентную схему замещения объекта управления относительно выпрямленного тока Id:
- скважность;
, где:
Kcx - коэффициент схемы, принимаем равным 1.35
3. Разработка алгоритма управления и расчет параметров элементов структурной схемы

Согласно эквивалентной схеме замещения запишем следующие дифференциальные уравнения:
где:
Данный объект нелинейный, т.к. присутствуют *Id, Id2 и т.д. Рассмотрим линеаризацию объекта, и запишем уравнения в приращениях:
где:
.
Целесообразно использовать двухконтурную систему подчиненного регулирования координат с внутренним контуром выпрямленного тока. Исходя из линеаризованных дифференциальных уравнений, получим следующую структуру (рис.3):
рис.3
Данная структура представлена в общем виде. Определяем параметры объектов: Рассчитаем максимальную электромагнитную постоянную времени и минимальную электромеханическую постоянную, и определим их соотношение:
Найдем отношение постоянных времени:
Т.к. отношение m>>8, следовательно, при расчетах мы можем пренебречь влиянием обратной связи по ЭДС двигателя.
Для определения коэффициентов двигателя Се и См рассчитаем значение Idнач из формулы:
Для найденного значения Idнач рассчитаем коэффициенты Се и См по формулам:
Определим значение эквивалентного сопротивления:
;
примем среднее значение=0.5, S=0.95
Т.к. эквивалентная электромагнитная постоянная времени соизмерима с постоянной времени преобразователя, то мы не можем пренебречь дискретностью преобразователя. Для искусственного увеличения Тэ введем в цепь ротора дополнительный реактор с индуктивностью Ld'=6 мГн.
Дискретность широтно-импульсного преобразователя можно не учитывать. Коэффициент передачи ШИМ примем равным Кшим=1.
Произведем настройку контура тока на технический оптимум. Рассчитаем необходимый регулятор тока:
за малую постоянную времени примем:
Кot - коэффициент обратной связи по току Id.
;
итак, получили ПИ - регулятор тока, с постоянной Тpt=0.059.
Передаточную функцию замкнутого контура тока представим в виде:
Контур скорости также настроим на технический оптимум:
;
Кос - коэффициент обратной связи по скорости
Мы получили П - регулятор скорости Крс=22
4. Расчет динамических характеристик

Расчет динамических характеристик проведем с помощью комплекса МИК-АЛ, используя структуру на рис.3 (но с учетом упругой механической части). Ниже приведена программа моделирования данного объекта:
$Ввод *kurs
КОНСТ
Uu=1,Mc=10.3,Kрc=22, рт=0.059,Kшим=1,Udn= 09.44,L=0.0104,
J1=0.78,Koc=0.147,K т=0.156
17V V=Uu
111U W=1 Вх=17
1U W=Kрc Вх=111+15
2N огран пар=10 Вх=1
3L W=1/Tрт*p Вх=2+16
4N огран пар=10 Вх=3
5U W=Kшим Вх=4
6U W=Udn Вх=5
7L W=1/L*p Вх=6+100+200
*Cm*
21U W=1.05 Вх=7
*Ce*
100U W=-1.85 Вх=9
*R*
200U W=-40.6 Вх=7
9L W=1/J1*p Вх=21+14
14V V=-Mc
15U W=-Koc Вх=9
16U W=-Kот Вх=7
Инт RKT4
Нач вр=0
Кон вр=0.65
Шаг инт=0.0001
шаг выв=0.001
Вывод 7,21,9
Выходы 7=I,21=M,9=w1
Диспл 7,21,9
$Кон
$Стоп
Результаты моделирования представлены в виде графиков:
1.Пуск на минимальную скорость при минимальном моменте сопротивления (Uy=1, Mc=30 Нм)
Время регулирования (время вхождения в пятипроцентный коридор) tр=0.2 с;
Перерегулирование =0.2%;
Ошибка Wуст=0.038рад (Wмах=0.0524 рад)
2.Пуск на минимальную скорость при максимальном моменте сопротивления (Uy=1, Mc=150 Нм)
3.Пуск на максимальную скорость при минимальном моменте сопротивления (Uy=10, Mc=30 Нм)
Время регулирования (время вхождения в пятипроцентный коридор) tр=0.5 с;
Перерегулирование =1%
Ошибка Wуст=0.41рад (Wмах=0.52 рад);
4.Пуск на максимальную скорость при максимальном моменте сопротивления (Uy=10, Mc=150 Нм)
Как видно из приведенных графиков, результаты не только не удовлетворяют техническому заданию, но и смоделированная структура не отражает в полном объеме свойств системы.
Заменим в структуре постоянные коэффициенты См, Се, R на переменные, в соответствии со следующими формулами:
,где S, , Id - переменные.
Для улучшения свойств системы, введем адаптивный регулятор с эталонной моделью, формирующей оценку управляющей координаты при настройке контура на технический оптимум с постоянной времени Т=0.002 с.
Передаточная функция эталонной модели составляет два последовательно соединенных звена , , охваченн и т.д.................


Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.