Исходные данные. Тип двигателя - ПБСТ23 со встроенным тахогенератором ПТ-1.

Параметры двигателя:

Тип двигателя - ПБСТ23 со встроенным тахогенератором ПТ-1.

Номинальная мощность ,

Номинальная скорость ,

Номинальное напряжение ,

Номинальный ток ,

Маховой момент ,

Кратность пускового тока ,

Число пар полюсов 2p=4,

Активное сопротивление обмотки якоря при ,

Число параллельных ветвей 2а=2,

Активное сопротивление обмотки добавочных полюсов ,

Данные на тахогенератор:

Напряжение при 3000 об/мин ,

Помеха тахогенератора

Параметры нагрузки и силового преобразователя

Коэффициент для расчета момента инерции исполнительно механизма

Постоянная времени управляемого силового преобразователя

Диапазон регулирования скорости

Значение коэффициентов силовой схемы.

Коэффициент схемы по напряжению

Коэффициент запаса по напряжению

Коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале

Коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в вентилях и обмотках трансформатора

Коэффициент схемы по току вторичной обмотки

Коэффициент учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной

Коэффициент схемы по току первичной обмотки

Коэффициент схемы по мощности

Коэффициент схемы по среднему току вентиля

Коэффициент схемы по максимальному напряжению вентиля

Дополнительные данные выбранные произвольно в пределах указанных диапазонов:

Коэффициент в формуле индуктивности обмотки якоря для некомпенсированных машин ,

Относительное значение индуктивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора для трансформаторов типа ТТ

Относительное значение активной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора для трансформаторов типа ТТ

Частота сети Гц

Рис. 1. Принципиальная схема питания двигателя постоянного тока, через тиристорный преобразователь

2. Расчет основных параметров схемы «тиристорный преобразователь – двигатель»

Схема «тиристорный преобразователь – двигатель» предусматривает использование трансформатора с соединением обмоток звезда/звезда и первичным напряжением 380 В.

Теоретическое значение ЭДС вторичной обмотки:

Напряжение вторичной обмотки:

Ток вторичной обмотки:

Ток первичной обмотки:

Расчетная мощность трансформатора:

По мощности можно выбрать типовой трансформатор из серии ТТ (при выполнении расчетно-графической работы этот выбор не производится).

Среднее значение тока вентиля:

Максимальная величина обратного напряжения:

Тип тиристора выбирается по среднему значению тока вентиля и максимальной величине обратного напряжения, прикладываемого к вентилю.

Индуктивность обмотки якоря (определяется по приближенной формуле):

,

Индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное к цепи выпрямленного тока:

Индуктивность трансформатора, приведенная к контуру двигателя:

,

Индуктивность одного реактора при двух ограничивающих реактора с ограничением уравнительного тока до 30 % от номинального:

,

Тогда индуктивность якорной цепи будет:

,

Активное сопротивление трансформатора, присоединенное к цепи выпрямленного тока:

,

Сопротивление, вносимое за счет перекрытия анодных токов:

,

Сопротивление щеточного контакта:

,

Сопротивление реактора:

Тогда суммарное сопротивление цепи якоря:

где:

Электромагнитная постоянная времени двигателя:

Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

Где - момент инерции двигателя:

Электромеханическая постоянная времени двигателя:

где:

где: =

Коэффициент передачи двигателя по управляющему воздействию:

Коэффициент передачи управляемого силового тиристорного преобразователя:

Коэффициент передачи тахогенератора

3. Расчет и реализация регулятора тока по условиям технического оптимума:

Рис.2 Структурная схема контура тока.

Настроим контур тока на технический оптимум. Желаемая передаточная функция разомкнутого контура будет иметь вид:

Где , так как принимаем за малую постоянную времени токового контура, а - за большую постоянную времени

В качестве датчика обратной связи по току используем сопротивление добавочных полюсов:

- коэффициент передачи датчика тока

Из структурной схемы следует, что передаточная функция разомкнутого контура тока равна:

Приравняем правые части выражений для и , из этого равенства получим передаточную функцию регулятора тока

Из этого выражения следует, что регулятор тока должен быть реализован схемой ПИ – регулятора, приведенной на рисунке 3

В схеме регулятора тока используются два входа операционного усилителя с входными сопротивлениями и , предназначенные, соответственно, для подачи задающего сигнала и сигнала обратной связи по току .

В структурной схеме на рисунке 2 эти воздействия суммируются непосредственно, в связи с чем необходимо выполнить эквивалентное приведение сигналов к одному входу. При подаче напряжения обратной связи по току на второй вход соответствующая составляющая напряжения на выходе операционного усилителя равна:

Так как , то такой же сигнал создается при подаче на первый вход воздействия:

Отсюда следует, что для проведения к первому входу достаточно увеличить сигнал обратной связи в раз принимая вместо величину т.е.

Передаточная функция ПИ – регулятора на базе операционного усилителя с RC-цепью обратной связи относительно сизнала на первом входе примет вид:

Приравнивая теперь соответствующие коэффициенты при p в выражениях и , получим систему выражений:

Добавляя выражение , можно рассчитать параметры регулятора тока, задавшись емкостью

4. Расчет и реализация регулятора скорости по условиям технического оптимума.

Настроим контур скорости на технический оптимум.

Так как то примем за малую постоянную времени контура скорости , а электромеханическую постоянную времени - за постоянную времени контура скорости.

Известно, что желаемая передаточная функции разомкнутого контура скорости имеем вид:

Из структурной схемы скоростного контура следует, что передаточная функция разомкнутой системы имеет вид:

Приравняем правые части выражений для , и , из этого равенства получим передаточную функцию регулятора скорости

Из этого выражения следует, что регулятор скорости представляет собой П- регулятор, то есть

Рассчитаем параметры схемы допуская, что:

Задаваясь

Так как и

Где =

Известно, что , поэтому можно определить.