Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розробка САК транспортним засобом з максимальною для заданої конфігурації швидкодією.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра електроприводу та автоматизації промислових установок (ЕАП)
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Системи керування електроприводами транспортних засобів
Група:
ЕКТ-41
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти та науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра ЕАП
Курсовий проект.
З дисципліни:
“Системи керування електроприводами транспортних засобів”
Виконав:
студент групи ЕКТ – 41
Перевірив:
проф. Щур І.З.
Львів – 2011
Завдання: розробити САК транспортним засобом з максимальною для заданої конфігурації швидкодією.
Структура пояснювальної записки:
Розроблення силової схеми з’єднаннь та функціональної схеми автоматичного керування.(на одному рисунку)
Розрахунок і вибір елементів силового кола.
Вибір раціонального способу електричного гальмування та засобів для його реалізації.
Розрахунок і вибір засобів захисту.
Розрахунок параметрів і характеристик силового перетворювача.
Вибір системи імпульсного керування та опис її роботи.
Вибір давачів та пристрою завдання.
Розроблення та опис повної структурної схеми САК.
Розрахунок параметрів передавальних функцій незмінної частини САР.
Синтез регуляторів і коректуючих пристроїв.
№
П/П
ТЕХНІЧНІ ДАНІ
РОЗМІРНІСТЬ
ЗНАЧЕННЯ
Тип двигуна
--
Д-31
Номінальна потужність
Вт
6700
Номінальна напруга
В
220
Номінальний струм
А
19,5
Номінальна частота обертання
об/хв
800
Опір якірного кола
Ом
2,395
Опір обмотки збудження
Ом
0,63
Число витків полюса обмотки
--
142
Магнітний потік полюса
мВб
9,6
Максимально допустима частота обертання
об/хв
3600
Момент інерції якоря
кг*м2
0,3
Маса двигуна
кг
310
Розрахунок і вибір елементів силового кола
Розраховуєм максимальний струм
Імакс.= Ін*2,5*1,2= 58,5 А
Вибираємо тиристори
- тип тиристора Т100
- граничний середній струм при t0r C = 850 - 100 А
- діюче значення струму 157 А
- допустима зворотна напруга 50-1200 В
- порогова напруга 1,3В
Вибираємо діоди
тип діода SD103N(R)
діюче значення струму 110 А
допустима зворотна напруга 440-1200 В
Розрахунок і вибір засобів захисту.
Призначення струмового захисту перетворювача зменшувати час дії аварійних струмів і обмежити їх величину і швидкість наростання.
У сучасних перетворювачах на струми до 1000 А і напругу до 1000 В для захисту від зовнішніх к.з. застосовуються автоматичні вимикачі, що встановлюються в колі як постійного, так і змінного струму.
Вибираємо автомат серії ВА52, який призначений для захисту електроустановок при коротких замиканнях, перевантаженнях та недопустимих пониженнях напруги; застосовується у колах постійного струму частотою f = 50-60 Гц і напругою до 440 В.
Розрахунок параметрів і характеристик силового перетворювача.
Контактори (тяга, гальмування)
Тип 11ВF401C.00
постійна напруга 12 В
робоча температура -50..+70 0С
степінь защити ІР 20
номінальний струм АС1- 60А; АС3 - 38А
Контактори для комутації постійного струму 80-100А
- Тип ЕТ1069А
напруга котушки 12В
контактна група 1NO
матеріал контактів Ag – CdO
механічна витримка 2000000 циклів
степінь защити ІР 65
номінальний струм при 100% напрузі 80А
номінальний струм при 50% напрузі 120А
піковий струм 480А
потужність котушки 12Вт
Розрахунок LC фільтра
Ф - ємність конденсатора
Гн - індуктивність дроселя
q1= 0.02 - коефіцієнт пульсацій
fS= 400 Гц - частота мереж
Елементами силового кола служать:двигун,який ми вибрали,а також
двоквадрантну схема ШІП.Задопомогою цієї схеми ми можем реверсувати
ЕП, а також рекуперувати енергію в батарею під час гальмування.Вколі
збудження використовуємо бі-полярний транзистор але одноквадрантний
ШІП,томущо реверс у транспортних засобах здійснюється тільки після
повної зупинки.
Вибір системи імпульсного керування та опис її роботи
Широтно-імпульсний модулятор ШІМ.
Схема побудована на компараторі DA2 та генераторі пилкоподібної напруги. Останній являє собою джерело струму на транзисторах VT1-VT3, від якого лінійно заряджається конденсатора С4. Резистор R11 призначений для зміни уставки струму джерела струму, а значить, і частоти ШІМ. Напруга конденсатора С4 подається на інвертуючі входи компараторів DA2 та DA1. Компаратор DA1 служить для формування періоду регулювання Т (рис. 3.1). Цей період визначається напругою дільника R4-R10, яка прикладається до неінвертуючого входу компаратора DA1. Після перевищення напругою конденсатора С4 напруги дільника вихідна напруга компаратора DA перекидається на 0. Цим запускається одновібратор, зібраний на логічних елементах DD11 і DD12, резисторах R9, R6 та конденсаторі С6. Одновібратор формує короткий додатний імпульс, який відкриває проміжний транзистор VT4, а той, в свою чергу, основний транзистор VT5. Останній закорочує і розряджає конденсатор С4. Після закінчення тривалості імпульсу одновібратора цикл Т починається з початку. Компаратор DA2 призначений для формування вихідного сигналу ШІМ, оскільки на його входах порівнюються пилкоподібна напруга з вхідною напругою Uкя . В момент їх рівності компаратор скидається на 0, це можна спостерігати на часовій діаграмі . Вихідний сигнал ШІМ служить для керування силовими транзисторами ШІПя як в режимі тяги, так і в режимі гальмування.
Аналогічні схеми ШІМ використовуються в ШІПзб та ШІПн.
Рис. 3.1. Часові діаграми, які описують роботу ШІМ
Ланки захисту ШІП якірного кола.
Призначені для виключення можливості одночасного потрапляння відкриваючих керуючих імпульсів на обидва ключі ШІПя, що привело б до прямого струму через ключі і виходу їх з ладу. Сюди входять: RS-тригер на логічних елементах DD1, DD2; пристрої затримки часу ПЗ, побудовані на логічних елементах І-НЕ; ланки узгодження вихідних напруг операційних підсилювачів з вхідними напругами логічних елементів на операційних підсилювачах DА3 та DА4.
Пристрій затримки ПЗ часу.
ПЗ формує затримку часу на появу відкриваючого силовий транзистор сигналу при переході з режиму тяги в режим гальмування і навпаки. Роботу пристрою затримки можна пояснити, розглянувши часові діаграми рис.3.2.
Коли на вході U1 = 0, то цей нуль має місце на входах логічних елементів DD4 та DD5. Таким чином, на виході DD3 маємо 1, конденсатор С1 заряджений. На виходах DD4 і DD5 отримуємо 1, оскільки на один із входів поступає 0. Далі сигнал інвертується логічним елементом DD6 і на виході ПЗ отримуємо сигнал, ідентичний вхідному, а саме 0.
При подачі на вхід 1 на виході DD3 маємо 0. Вхідний сигнал 1 подається одночасно на один з входів логічних елементів DD4 та DD5. На другому вході DD4, не дивлячись на те, що на виході DD3 0, маємо ще певний час 1, що спричинене поступовим розрядом конденсатора С6. Саме розряд конденсатора і формує затримку На діаграмі позначений момент затримки Uзатр. Таким чином, до розряду конденсатора на обох входах DD4 маємо 1, а на виході DD4 і всього ПЗ – 0. Після розряду конденсатора на виході DD4 і ПЗ появляться 1.
Рис. 3.2. Часові діаграми, які описують роботу ПЗ
Для розрахунку часу затримки ПЗ (сталої часу ланки R25-C6) вибрано резистор R = 200 Ом, оскільки для ТТЛ-логіки серії К155, яка використовується у цій схемі, це максимальне значення опору, спадок напруги на якому ще сприймається як нульовий вихідний сигнал мікросхеми. Значення конденсатора С = 1 мкФ знайдене з умови забезпечення необхідного значення часової затримки:
.
Елементи живлення.
Блок живлення БЖ призначений для забезпечення наругами живлення +5 В, +15 В, -15 В кіл керування. Живлення силового кола здійснюється від джерела постійної напруги UБ, яке імітує акумуляторну батарею.
Вибір давачів та пристрою завдання.
Давач струму
Тип НХ 50-Р
струм Ін 50А
Істоп = Імакс = 58,5А
В
Тип стабілітрона КС 168А
Давач швидкості обертання.
Для від'ємного зворотнього зв’язку за швидкістю вибирають тахогенератор з потенціометром
Тип ТП 80-20-0,2 -УХЛЧ
крутизна 0,02 В*хв.
номінальний опір 10 кОм
Розроблення та опис повної структурної схеми САК.
Передавальна функція ДПС рівна
. (1.1)
Заумови квадратний тричлен у знаменнику виразу, який є характеристичним рівнянням ДПС як замкненої системи, можна розкласти на множники, тобто еквівалентно замінити ланку другого порядку послідовно з’єднаними двома ланками першого порядку:
, (1.2)
де
; (1.3)
є сталими часу ДПС, представленого передавальною функцією (1.2).
У виразах (1.3) – коефіцієнт демпфування ланки другого порядку (1.1), а Тр – стала часу, що відповідає резонансній частоті вільних коливань електромеханічної системи, які знаходяться таким чином:
; ; . (1.4)
Аналіз залежностей (1.3) і (1.4) показує, що значення нових сталих часу ДПС Тд1 і Тд2 знаходяться у діапазоні між значеннями вихідних сталих часу Тя і Тм, причому Тд2 тим більше наближається до Тя, а Тд1 до Тм, чим більше відношення сталих часу ДПС m. За m = 10 нові сталі часу ДПС відрізняються від вихідних на 12%.
Рис. 1. Структурна схема САК електроприводом ТЗ за системою ШІП–Д
Для налаштування контуру регулювання швидкості двигуна на модульний оптимум з малою некомпенсованою сталою часу регулятор швидкості РШ повинен бути ПІ типу з форсуючою частиною, призначеною для компенсації сталої часу Тд1. Зі структурної схеми (рис. 1) із врахуванням нової передавальної функції ДПС (1.2) випливає, що передавальна функція РШ повинна бути рівною
, (1.5)
де .
Сигнал завдання Uзш на вході РШ вибирається з такою умовою , щоб при
відсутності сигналу зворотнього звязку за швидкістю РШ знаходився в
насиченні . При роботі приводу на ділянці стабілізації швидкості за рахунок дії
зворотнього звязку за швидкістю Uзш ,направленого назустріч сигналу
завдання , РШ працює на лінійній ділянці характеристики . При збільшенні навантаження
швидкість двигуна падає, сигнал зворотнього звязку за швидкістю
зменшується, зростає різниця сигналів ,що поступає на вхід РШ , відповідно
зростає величина вихідного сигналу РШ .Коли струм двигуна досягає значення
Iст подальше зниження швидкості призводить до насичення РШ і ділянка
струмообмеження формується тільки контуром струму , на вхід якого
поступає сигнал Uзсmax.Крутопадаючий характер ділянки струмообмеження
формується за рахунок інтегрального закону регулювання контуру струму .У
випадку застосування П-регулятора ділянка струмообмеження буде мати тим
більший нахил чим більший коефіціент підсилення контура струму.
Розрахунок параметрів передавальних функцій незмінної частини САР
с-1 -номінальна швидкість обертання двигуна;
Н*м -номінальний момент;
В*с - постійна стала двигуна;
Гн - індуктивність силового кола;
Ом - опір якірного кола;
кг*м2 - сумарний момент інерції;
с - електромеханічна стала часу;
с - стала часу якірного кола;
с
- відношення сталих часу;
- коефіцієнт демпфування ланки другого порядку;
с - стала часу, що відповідає резонансній частоті вільних коливань ЕМС;
с ;
с ;
с ; - мала некомпенсована стала часу;
с ;
В*с ; - коефіцієнт зворотнього зв'язку за швидкістю;
Синтез регуляторів і коректуючих пристроїв
Передавальна функція ПІ-регулятора швидкості запишеться так:
- передавальна функція РШ
С = 1*10-6 Ф
кОм
кОм
В
В
кОм
Література
Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи. Під редакцією М.Г.Поповича та О.Ю.Лозинського, Київ, „Либідь", 2005Б 678 с.
Попович М.Г., Борисик М.Г., Гаврилюк В.А., та інші. Теорія електропривода", К., Вища школа, 1993-494 с.
Лебедєв Е.Д., Неймарк В.Е., Пистрак М.Я., Слежановский В.В. Управление вентильньїми злектроприводами постоянного тока, М, «Знергия», 1970,- 196 с.
Москаленко В.В. Злектрический привод, М., „Вьісшая школа", 1991, -430 с.
Плахтина О.Г., Мазепа С.С., Куцик А.С. Частотно-керовані асинхронні і синхронні електроприводи, Львів, НУ „Львівська політехніка", 2002. -226 с.
Справочник по наладке злектрооборудования промьішленньїх предприятий. Под редакцией Зименова М.Г. и др., М., Знергоатомиздат, 1983, - 363 с.
Справочник по проекгированию автоматизированного електропривода и систем управлення технологическими процесами. Под редакцией Круповека В.И. и др., М., Знергоиздат. 1982, - 340 с.
Злектротехнический справочник. Под редакцией Герасимова В.Г., Том З, книга 2, М., Знергоатомиздат, 1988.
Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление злектроприводами, Л., Знергоиздат, 1982- 389.
10. Справочник по автоматизированному злеектроприводу, под редакцией Елисеева В.А., Шинянского А.В. М., Знергоиздат 1983, -616 с.
П.Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного злектропривода, М., „Знергия" 1979, 614 с.
12. Сен П. Тиристорнне злектроприводьі постоянного тока. М., Знергоиздат. 1985, - 230 с.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора