Вихідними даними для розрахунків є двигун постійного струму потужністю ; , , , , , і функціональна схема, наведена на рис.3.1. На схемі: - задавач швидкості;
Рис.3.1
і - підсилювачі напруги з коефіцієнтами підсилення і ; - випрямляч керований з системою фазо-імпульсного керування і коефіцієнтом підсилення ; - двигун незалежного збудженням з коефіцієнтом передачі ; - тахогенератор з коефіцієнтом передачі ; - реактор згладжуючий; - опір обмоток додаткових полюсів двигуна; - давач струму з коефіцієнтом передачі і стабілітрони і .
Виходячи з заданих діапазону регулювання і статизму , необхідно розрахувати коефіцієнти передачі всіх ланок, які забезпечують діапазон регулювання швидкості зі статизмом і обмеження струму в усталеному режимі величиною .
Для живлення двигунів постійного струму потужністю використовують трифазну нульову схему випрямлення зі згладжуючим ректором (рис.3.2). Потужність трансформатора приймається типовою і рівною .
Основною характерис-тикою керованого випрям-ляча є залежність ЕРС вто-ринної обмотки від кута керування :
|
|
. /3.1/
Зміну кута керування здійснює система імпульс-но-фазового керування, структурна схема якої на-ведена на рис.3.3. Принцип фазового керування полягає у наступному: на вході ге-
нератора імпульсів по-
Рис.3.2 рівнюються опорна пилкопо-
дібна напруга генератора змінної напруги з напругою керування вихідного пристрою , яка пропорційна відхиленню швидкості двигуна від заданого значення. Формування керуючого імпульсу генератором імпульсів відбувається в момент зміни знаку різниці напруг , що здійснює порівняльна ланка .
Рис.3.3
Характеристика є нелінійною. При розрахунках замість характеристик і користуються характеристикою , яка у відносних одиницях наведена на рис.3.4. Зовнішня характеристика ВК
/3.2/
де - падіння напруги на відкритому тиристорі, яке не залежить від струму; і відповідно приведені до вторинної обмотки індуктивний і активний
опори обмоток фази трансформатора.
Напруга на якорі двигуна
,/3.3/
|
жуючого реактора .
Індуктивний опір ,
де - напруга короткого замикання трансформатора; - фазна напруга мережі;
; - коефіцієнт трансформації трансформа
тора; - фазна напруга вторинної обмотки трансформатора для живлення двигуна випрямленого напругою .
Активний опір ,
де - потужність короткого замикання трансформатора.
Активний опір згладжую чого реактора
,
де .
Еквівалентний опір
.
Усталений режим в системі автоматизованого електропривода (рис.3.1) для описується наступними рівняннями:
|
|
;
;
; /3.4/
;
;
,
де і - коефіцієнти підсилення підсилювача і керованого випрямляча; - коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю двигуна; - коефіцієнт передачі
двигуна і .
Систему рівнянь /3.4/ необхідно розв’язати відносно , щоб отримати рівняння електромеханічної характеристики. Для цього включимо проміжні зміни у такій послідовності:
або
або
. /3.5/
В рівнянні /3.5/ коефіцієнти , і невідомі, але вони повинні бути таким, щоби забезпечити статизм і діапазон регулювання . Діапазон регулювання , де . Статизм системи автоматич-ного регулювання .З цього рівняння визначаємо - падіння швидкості у замк-неній системі регулювання при номінальному струмі .
Падіння швидкості в розімкненій системі при номінальному навантаженні
. /3.6/
З рівнянь /3.5/ і /3.6/ знаходимо
, /3.7/
або ,
де ; - коефіцієнт підсилення розімкненої системи.
Прийнявши задаючу напруги, яка буде відповідати швидкості , , і підставивши це значення в /3.5/ при
, одержимо .
Звідки коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю
.
Коефіцієнт передачі керованого перетворювача визначають із умови роботи привода на мінімальний швидкості. За цієї умови
.
Згідно характеристики рис.3.4 і відповідає і або . Усереднене значення коефіцієнта підсилення ВК
.
Для забезпечення статизму коефіцієнт підсилення підсилювача має дорівнювати
.
Для реалізації зворотного зв’язку за швидкістю вибираємо тахогенератор за умов і . Цим умовам відповідає тахогенератор ЕТ4/110 з постійними магнітами і такими даними: швидкість обертання , що відповідає ; напруга ; номінальний струм ; крутизна наростання або .
Оскільки і , то вибраний тахогенератор задовольняє нашим умовам.
Оскільки , о необхідно вибрати подільник з опором
Вибираємо подільник з опором . Тоді опір , а .
Щоби струм в колі зворотного зв’язку не спричиняв не лінійність, більшу за , опір зовнішнього кола повинен бути більшим опору подільника в 25 разів. Приймаємо . При даному в колі зворотного зв’язку буде протікати струм .
Потужність резистора
. Потужність резистора дорівнює . За каталогом вибираємо резистори і .
Побудова граничних електромеханічних характеристик. Підставивши в /3.5/ значення коефіцієнтів, одержимо
.
При .
Рівняння нижньої граничної характеристики одержимо, підставивши в /3.5/ :
При частота обертання .
За цими даними на рис.3.5 побудовані граничні електромеханічні характеристики.
Рис.3.5