Повна версія

Головна arrow Техніка arrow Електричний привід

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

СТРУКТУРНА СХЕМА АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ З РЕГУЛЮВАННЯМ НАПРУГИ СТАТОРА

Лінеаризоване структурна схема системи "тиристорний регулятор напруги - асинхронний двигун (ТРН-АД)" з негативним зворотним зв'язком за швидкістю, що відповідає функціональній схемі рис. 6.24, наведена на рис. 6.30.

Структурна схема асинхронного електроприводу з регулюванням напруги статора

Мал. 6.30. Структурна схема асинхронного електроприводу з регулюванням напруги статора

На рис. 6.30. прийняті наступні позначення:

- передавальна функція регулятора швидкості;

- коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості, В • с / рад;

- коефіцієнт передачі датчика швидкості, В ∙ с / рад;

- коефіцієнт узгодження, о. с .;

- коефіцієнт передачі і стала часу тиристорного регулятора напруги;

- момент інерції електроприводу.

Як розрахунковий значення коефіцієнта чутливості по моменту приймаємо його максимальне значення , при якому умови стійкості контуру регулювання швидкості найгірші.

Приймемо , тобто механічна характеристика асинхронного двигуна в зоні регулювання швидкості приймається абсолютно м'якою. Его допущення може бути прийнятним для синтезу параметрів регулятора швидкості, так як основний діапазон регулювання швидкості розташований в зоні нестійких ділянок механічних характеристик двигуна. Однак дослідження перехідних процесів необхідно проводити з урахуванням максимального позитивного значення , при якому умови стійкості системи також найгірші.

Розімкнутий контур швидкості, налаштований на модульний оптимум, повинен мати наступну передавальну функцію:

(6.55)

де - коефіцієнт настройки на модульний оптимум контуру швидкості; - стандартний коефіцієнт настройки.

Передавальна функція розімкнутого контуру швидкості даної системи (див. Рис. 6.30) визначається наступним чином:

(6.56)

З метою спрощення рішення задачі синтезу параметрів регулятора швидкості знизимо порядок передавальної функції контура швидкості. Для чого знайдемо сумарну малу постійну часу , тоді вираз (6.56) перетвориться до виду

(6.57)

Прирівнюючи праві частини виразів (6.56) і (6.57) і вирішуючи отримане рівняння щодо передавальної функції регулятора швидкості, отримуємо

(6.58)

Якщо прийняти рівними , то регулятор швидкості буде мати передавальну функцію

(6.59)

Таким чином, при налаштуванні контуру швидкості на модульний оптимум, регулятор швидкості буде пропорційного типу з коефіцієнтом передачі

Оцінимо в першому наближенні стійкість електроприводу, виконаного відповідно до структурної схемою (див. Рис. 6.30), для чого знайдемо передавальну функцію замкненої системи по керуючому впливу

(6.60)

де - коефіцієнти характеристичного рівняння.

З критерію Льенара - Шіпара для характеристичного рівняння третього порядку слід, що розглянута система буде стійка при виконанні умови:

(6.61)

Система рівнянь (6.61) справедлива для реальних параметрів електроприводів як для позитивних, так і негативних значень жорсткості

У тих випадках, коли електропривод з П-регулятором швидкості не забезпечує заданих показників статичної похибки механічних характеристик в прийнятому діапазоні регулювання швидкості, контур швидкості слід налаштовувати на симетричний оптимум.

Розімкнутий контур швидкості, налаштований на симетричний оптимум, повинен мати наступну передавальну функцію:

(6.62)

де - коефіцієнт настройки контуру швидкості на симетричний оптимум; - стандартний коефіцієнт настройки.

Передавальна функція розімкнутого контуру швидкості (див. Рис. 6.30) з урахуванням сумарної малої постійної часу визначається наступним рівнянням:

(6.63)

Прирівнюючи праві частини виразів (6.62) і (6.63) і вирішуючи отримане рівняння щодо передавальної функції регулятора швидкості, отримаємо

(6.64)

де - коефіцієнт підсилення регулятора швидкості; - постійна часу інтегрування регулятора швидкості, с.

Г рафіки перехідних процесів моменту і швидкості електроприводів, налаштованих на модульний і симетричний оптимум, визначені для різних [15]. Однак для асинхронного електроприводу, що має ділянку механічної характеристики з позитивною жорсткістю , перевірка перехідного процесу на стійкість становить практичний і теоретичний інтерес.

Для дослідження системи ТРН-АД з негативним зворотним зв'язком за швидкістю "в великому" необхідно досліджувати перехідні режими з урахуванням повної моделі асинхронного двигуна.

Графіки перехідних процесів швидкості і моменту М при пуску електроприводу ТРН-АД і подальшому набиранні навантаження до приведені на рис. 6.31. На рис. 6.32 побудовані динамічні механічні характеристики. При великих стрибкоподібних задають напружених ( о. Е.) Сигнал управління регулятором швидкості великий і до двигуна прикладається повна напруга мережі живлення, перехідні процеси швидкості і моменту близькі до процесів в розімкнутому електроприводі при його пуску прямим включенням в мережу. Виникають коливальні процеси моменту і швидкості, які рекомендується зменшити збільшенням інерційності тиристорного регулятора напруги, шляхом введення в ланцюг управління тиристорами додаткової інерційності [16] і включенням задатчика інтенсивності на вході електроприводу.

Графіки перехідних процесів швидкості про> і моменту М при пуску і набиранні навантаження в електроприводі ТРН-АД.

Мал. 6.31. Графіки перехідних процесів швидкості про> і моменту М при пуску і набиранні навантаження в електроприводі ТРН-АД.

Збільшення інерційності тиристорного регулятора напруги досягається введенням на його вхід додаткового фільтра з постійною часу . Ці заходи дозволяють поліпшити якість перехідних процесів, знизити вплив вільних складових моменту і забезпечити відпрацювання керуючих сигналів з мінімальними перерегулюванням моменту і швидкості, проте точність підтримки швидкості зменшиться, так як зменшиться коефіцієнт посилення регулятора швидкості.

Динамічна механічна характеристика при пуску і набиранні навантаження в електроприводі ТРН-АД.

Мал. 6.32. Динамічна механічна характеристика при пуску і набиранні навантаження в електроприводі ТРН-АД.

Статичні механічні характеристики електроприводу ТРН- АТ з негативним зворотним зв'язком але швидкості можливо побудувати через усталені значення швидкості і моменту, отримані за результатами розрахунку перехідних процесів. Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД для задають напруг і наведені на рис. 6.33. Аналіз механічних характеристик показує, що похибка підтримки швидкості електроприводу на нижній механічної характеристиці з становить %.

Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД з П-регулятором швидкості

Мал. 6.33. Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД з П-регулятором швидкості

У тих випадках, коли укочена похибка не задовольняє вимогам технологічного процесу, необхідно параметри регулятора швидкості вибирати по симетричному оптимуму, тобто регулятор швидкості повинен бути пропорційно-інтегральним.

Графіки перехідних процесів швидкості зі і моменту М при пуску електроприводу ТРН-АД з негативним зворотним зв'язком за швидкістю і ПІ-регуляторескорості при стрибкоподібному зміні задає напруги о. е. і подальшому набиранні навантаження до приведені на рис. 6.34.

Графіки перехідних процесів швидкості зі і моменту М при стрибкоподібному зміні задає напруги о.  е. і набиранні навантаження

Мал. 6.34. Графіки перехідних процесів швидкості зі і моменту М при стрибкоподібному зміні задає напруги о. е. і набиранні навантаження

На рис. 6.35. побудовані динамічні механічні характеристики електроприводу.

Динамічні механічні характеристики пуску двигуна стрибкоподібним зміною задає напруги о.  е. і подальшому набиранні навантаження до

Мал. 6.35. Динамічні механічні характеристики пуску двигуна стрибкоподібним зміною задає напруги о. е. і подальшому набиранні навантаження до

Графіки перехідних процесів швидкості і моменту М при пуску електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості від задатчика інтенсивності при заданому напруги о. е. і подальшому набиранні навантаження до приведені на рис. 6.36.

При пуску електроприводу від задатчика інтенсивності розраховані перехідні процеси практично співпадають із бажаними типовими процесами регульованого електроприводу, коливання швидкості і моменту при пуску і набиранні навантаження не виявляються.

Графіки перехідних процесів швидкості і моменту М при пуску електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості від задатчика інтенсивності при о.  е. і набиранні навантаження до

Мал. 6. 36. Графіки перехідних процесів швидкості і моменту М при пуску електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості від задатчика інтенсивності при о. е. і набиранні навантаження до

Використання ТРИ для пуску АД дозволяє знизити пускові втрати на 10-15% за умови вибору оптимального часу наростання напруги. Встановлено [17], що раціональне час наростання напруги становить с. (відповідає о. е.). Збільшення часу наростання напруги призводить до зростання пускових втрат енергії, які можуть перевищити втрати прямого пуску. Однак при одноразових пусках АТ цими втратами можна знехтувати, а основним критерієм вибору часу наростання напруги слід вважати відсутність значних коливань електромагнітного моменту двигуна на початкових ділянках перехідних процесів. В цьому випадку час наростання напруги може бути збільшено до с.

Динамічні механічні характеристики, розраховані за результатами перехідних процесів пуску електроприводу з задатчиком інтенсивності і моментом опору о. е. і подальшим набросом навантаження до моменту опору о. с., наведені на рис. 6.37.

На відміну від електроприводу з П-регулятором швидкості перехідні режими електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості характеризуються великим часом відпрацювання обурює впливу ( о. Е.). Сталі значення швидкості для двох різних моментів опору о. е. і о. е. відзначені на рис. 6.37 трикутниками і вони практично рівні.

Динамічні механічні характеристики при пуску електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості від задатчика інтенсивності при о.  е. і набиранні навантаження до

Мал. 6.37. Динамічні механічні характеристики при пуску електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості від задатчика інтенсивності при о. е. і набиранні навантаження до

Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД з ПІ- регулятором швидкості для задають напруг і наведені на рис. 6.38.

Статичні механічні характеристики електроприводу ТРН- АТ з ПІ-регулятором швидкості побудовані через усталені значення швидкості і моменту, отримані за результатами розрахунку перехідних процесів.

Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості

Мал. 6.38. Механічні характеристики електроприводу ТРН-АД з ПІ-регулятором швидкості

Аналіз механічних характеристик показує, що похибка підтримки швидкості електроприводу на нижній механічної характеристиці з становить %, тобто механічні характеристики замкнутої системи електроприводу з ПІ-регулятором швидкості близькі до астатическим.

Вибір типу регулятора швидкості в електроприводі ТРН-АД визначається в кінцевому підсумку вимогами технологічного процесу.

 
<<   ЗМІСТ   >>