Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа по дисциплине «Автоматизированный электропривод типовых производственных установок (тпу)» - файл


скачать (118.6 kb.)


Министерство образования и науки Республики Казахстан
южно-казахстанский университет им.м.ауЭзова
Кафедра «Энергетика и нетрадиционные энергетические системы»




Контрольная работа

по дисциплине


«Автоматизированный электропривод типовых производственных установок (ТПУ)»
Выполнил: студент группы ЗИП-20-4ру

Каримов Ш.К.


Принял: Овчинников В.А.

Шымкент, 2021


1. Исходные данные


таблица 1

Тип двигателя

Pн, кВт

Кu

Кф

КR

КJ

КM

Uн, В

nн, об/мин

КПД, %

Сопротивление обмоток, Ом

,

мГн


,

кг*м2



якоря

доп.полюсов

2ПФ132

11,0

0,5

0,7

2,0

1,8

1,8

220

3000

85,5

0,08

0,066

1,8

0,048






2. Принципиальная и структурная схема электрического двигателя



Рис.1 Схема электрическая принципиальная


Рис. 2. Структурная схема ЭД постоянного тока независимого возбуждения


3. Передаточные функции двигателя с расчётами их параметров


  1. Потребляемые из сети:

мощность

Р = Рн / ηн = 11000 / 0,855 = 12865,5 Вт

номинальный ток



Iн = Р / Uн = 12865,5 / 220 = 58,48 A, Iн = Iян


  1. Угловая скорость вращения якоря при номинальной нагрузке:


ωн = 2nн / 60 =nн / 30= 3,14*000 / 30 = 314,1 рад/с


  1. Момент, развиваемый двигателем при номинальной скорости вращения якоря:


Мн = Рн / ωн = 11000 / 314,1 = 35 Н*м


  1. Постоянный для данной машины конструктивный коэффициент:


с = Мн/Iян = 35 / 58,48= 0,6 с*В/рад


  1. Угловая скорость вращения якоря при идеальном холостом ходе:


ω0 = Uн / с = 220 / 0,6 = 366,7 рад/с


  1. Противо-Э.Д.С., индуктируемая в обмотке якоря при номинальной скорости его вращения:

Eн = сωн = 0,6*314,1 = 188,46 В

  1. Сопротивление якорной цепи:



Rяц=Rя+Rдп+ Rко, получаем

Rяц = Rя+Rдп+ Rко =0,08+0,066+Rко=0,539 Ом, Rко=0,393 Ом




  1. Приведённый к валу двигателя момент инерции механизма:


Jпр = KJ*Jдв = 1,8*0,048 = 0,0864 кг*м2


  1. Суммарный момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя:

J = Jдв + Jпр = 0,048 + 0,0864 = 0,1344 кг*м2


  1. Коэффициенты передачи двигателя:

по управляющему напряжению

по возмущающему воздействию





  1. Постоянные времени:

электромагнитная якорной цепи
Тя = LяΣ / R = 1,8 / (0,539*1000)(переводим мГн в Гн) = 0,003339 c
электромеханическая

Тм = J*R/c2=J*Kдв = 0,1344*1,497 = 0,20119 с

Передаточные функции линейной модели двигателя, связывающие изменения скорости и тока с изменениями напряжения и момента нагрузки, равны соответственно:







Полученные результаты вычислений занесем в таблицу 2.


Параметры ЭД постоянного тока независимого возбуждения

при номинальном режиме работы

таблица 2



Номинальный ток

Iн = 58,48 А

Номинальный момент

Мн = 35 Н*м

Постоянная ЭД постоянного тока

независимого возбуждения



с = 0,6 с*В/рад

Скорость вращения идеального холостого хода

ω0 = 366,7 рад/с

Коэфф. передачи по управляющ. напряжению



Коэфф. передачи по возмущающ. воздействию



Электромагнитная постоянная цепи якоря

Тя = 0,003339 с

Электромеханическая постоянная двигателя

Тм = 0,20119 с

4. Расчётные и экспериментальные механические и

регулировочные характеристики


Механическая характеристика двигателя при номинальном напряжении (U=UH) и номинальном потоке Фв,=Фвн, а так же при отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря называется естественной (на графике данному режиму соответствует функция ω(M)). Характеристики, полученные варьированием U1,ФВ, rдоб искусственными.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока описывается уравнением:






  1. При введении добавочного сопротивления rдоб скорость вращения якоря двигателя при холостом ходе не изменяется, но происходит снижение жесткости механической характеристики. При номинальном моменте:

На графике данному режиму соответствует функция ωR(M).




  1. Уменьшение потока возбуждения приводит к увеличению скорости идеального холостого хода и уменьшению пускового момента Мп, ток короткого замыкания при этом не изменяется. При ослабленном потоке и том же вращающем моменте Мн ток в цепи якоря возрастёт:

Противо-Э.Д.С., индуктируемая в обмотке якоря при ослабленном потоке уменьшиться:



ЕФ = Uн – R*IяФ = 220 – 44,91 = 175,09 В.

Скорость вращения якоря двигателя, работающего при ослабленном потоке в режиме холостого хода:



На графике данному режиму соответствует функция ωФ(M).




  1. При изменении напряжения пропорционально изменяется скорость идеального холостого хода, а жесткость механических характеристик остается постоянной. Скорость вращения якоря двигателя, работающего при пониженном напряжении и номинальном моменте:

при холостом ходе:



На графике данному режиму соответствует функция ωU(M).

Механические характеристики (естественные и искусственные) ω = f (M)




  1. Регулируя момент сопротивления в формуле:

мы видим, что при Мс=0, т.е. при холостом ходе двигателя (на графике данному режиму соответствует функция ωМс1(U)), с увеличением напряжения обороты двигателя возрастают. При приложении к валу двигателя момента Мс=1,8Мн (на графике данному режиму соответствует функция ωМс2(U)), двигатель находится в тормозном режиме ( , Мс>0), двигатель переходит в режим работы генератора последовательно с сетью (противовключение), до напряжения подаваемого на двигатель:



,

график располагается ниже графика холостого хода на величину ∆ω. При равных напряжениях получаем:

∆ω=ωМс1(U)- ωМс2(U)=
Регулировочные характеристики ω = f (U)



  1. Частотные характеристики и формулы для их расчёта

W(jω), равная отношению выходного сигнала к входному при изменении входного сигнала по гармоническому закону, называется частотной передаточной функцией. Она может быть получена путем простой замены p на jω в выражении W(p).

W(jω) есть комплексная функция, поэтому:

где P( ) -  вещественная ЧХ (ВЧХ); Q( ) - мнимая ЧХ (МЧХ); - амплитудная ЧХ (АЧХ): ( ) - фазовая ЧХ (ФЧХ).

Для нашей передаточной функции по управляющему воздействию:

где - постоянная времени и - коэффициент демпфирования,

после замены p на jω получаем:

делаем преобразование, умножаем числитель и знаменатель на сопряженную знаменателю комплексную величину:



т.е. , а

по полученным данным строим АФЧХ:




Логарифмическая амплитудная ЧХ (ЛАЧХ) L( ) и логарифмическая фазовая ЧХ (ЛФЧХ) ( ) получаются путем логарифмирования передаточной функции:

ЛАЧХ получают из первого слагаемого, которое из соображений масштабирования умножается на 20, и используют не натуральный логарифм, а десятичный, то есть L( )= 20lgA( ) Величина L( ) откладывается по оси ординат в децибелах.

По оси абсцисс откладывается частота ω в логарифмическом масштабе. То есть единичным промежуткам по оси абсцисс соответствует изменение ω в 10 раз. Такой интервал называется декадой. Так как lg(0) = - , то ось ординат проводят произвольно.

Для ЛАЧХ получаем:





ЛАЧХ


ЛФЧХ, получаемая из второго слагаемого, отличается от ФЧХ только масштабом по оси . Величина ( ) откладывается по оси ординат в градусах или радианах.



ЛФЧХ



Частотные характеристики для параметров в соответствии с таблицей 1
Повышение сопротивления.

При введении добавочного сопротивления изменяются постоянные времени, то есть инерционность системы:


ТмR = J*2*R/c2=2*J*Kдв =2* 0,1344*1,497 = 0,40238 с,

Также имеет место повышение фазного сдвига системы по сравнению с исходным. На графике ЛАЧХ данному режиму соответствует функция Lr(ω), ЛФЧХ - функция фr(ω).


Уменьшение магнитного потока.

При ослаблении поля посредством уменьшения магнитного потока увеличиваются коэффициент усиления



и увеличивается электромеханическая постоянная времени, что повышает соответствующую инерционность системы:


Тм = J*R/(0,7*c)2= 0,1344*0,539/0,422=1,497 = 0,41 с

На графике ЛАЧХ данному режиму соответствует функция LF(ω), ЛФЧХ - функция фF(ω).

На ЛАЧХ для обоих способов изменения параметров (сопротивления и магнитного потока) наблюдается уменьшение быстродействия системы по сравнению с исходным состоянием.

Графики ЛАЧХ и ЛФЧХ для данных режимов приведены ниже.

ЛАЧХ


ЛФЧХ

При изменении напряжения и момента сопротивления частотные характеристики не изменяются, т. к. это не влияет на постоянные времени.




6. Графики динамических характеристик электродвигателя для

номинальных значений и значений в соответствии с табл. 1



Переходные характеристики изменения скорости и тока при нормальных параметрах ДПТ
Современное решение уравнений:




приводит к дифференциальному уравнению второго порядка:

Где ωс- скорость, соответствующая по механической характеристике статическому моменту Мс.

Так как в нашем случае Тм>4Тя , то корни уравнения характеристического уравнения:

вещественные и отрицательные:

При скачкообразном изменении напряжения якоря переходный процесс носит апериодический характер:




Изменение тока для действительных корней:



где Iкз =Uя/r- ток короткого замыкания (ток, который протекает через неподвижный двигатель), Iс – статический ток при номинальном режиме работы двигателя.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ





  1. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. – М.:- Энергоатомиздат, 1985-560с.



  1. Лебединский Б.П. Расчет статических и динамических характеристик электродвигателей постоянного тока независимого возбуждения: Методические указания. - Курган: КГУ, 1996.



  1. Михайлов О.П.Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов: Учебник для вузов.- М.:Машиностроение, 1990-304с.



  1. Онищенко Г.Б. Электрический привод. Учебник для вузов – М.: РАСХН. 2003.-320 с., ил.








Скачать файл (118.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации