Проектирование электропривода подъема экскаватора карьера

сумма внутренней ЭДС, противоЭДС нагрузки и запаса реактивной энергии становится отрицательной. Это обстоятельство требует построения модели переменной структуры, подключающей внутреннюю ЭДС ТУВ к нагрузке при выполнении одного из следующих условий:

В соответствии с приведенными выше рассуждениями  структурная модель

ТУВ принимает  вид, показанный на рис. 3.3

Внутреннее  представление функционального  блока «Преобразователь»:

 

Рис. 3.4. Внутреннее представление ФБ «Преобразователь»  Таблица 3.4. Параметры элементов ФБ «Преобразователь»

•   Коэффициент  усиления преобразователя

Расчет  контура регулятора тока

Упрощенная  функциональная схема регулятора приведена  на рис. 3.5.

Выходное  напряжение (U₂ ограничивается значениями напряжений ±Uv пробоя стабилитронов Vi, V2. При достижении напряжения U2 значений ±Uv операционный усилитель регулятора закорачиватся, а кондесатор цепи обратной связи заряжается до напряжения ±Uv.

Определим   выражения   для   коэффициента   передачи регулятора   К,

постоянной  времени Г регулятора и постоянной времени обратной связи Т1, как

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.5.Упрощенная схема ПИ-регулятора с ограничением

Алгоритм   функционирования   ИИ-регулятора  математически   можно   записать следующим образом.

 

Если

 

 

 

Структурная реализация приведенного алгоритма осуществляется с помощью модели переменной структуры, в которой при достижении выходного напряжения пороговых значений отключается вход интегратора и замыкается цепь дозаряда конденсатора в обратной связи. Внутренняя схема функционального блока, представляющего собой макромодель ПИ-регулятора с ограничением приведена рис. 3.6.

Передаточная  функция регулятора тока, найденная  по условию настройки на модульный оптимум:

 

(3.12)

 

Далее рассчитываем параметры элементов ПИ-регулятора тока.

1. Постоянная времени     Т_ос =Т_Э= 0,029 с;                                                                          
2. Коэффициент обратной связи по току

 

     3.   Постоянная времени

 

 

(3.13)

 

(3.14)

(3.15)

 

Найдем параметры  регулятора тока. Передаточная функция ПИ-регулятора тока через параметры операционного усилителя выражается формулой:

 

 

 

Отсюда T_oc=C1-R1, T_u=C1-R2

1. Задаемся     С1=1  мкФ,  тогда  сопротивление  в  цепи  обратной  связи усилителя

 

(3.16)

 

2. Входное  сопротивление усилителя

 

(3.17)

 

3. Коэффициент  усиления регулятора

 

(3.18)

 

Внутреннее  представление ФБ «Пи-регулятор  тока»:

 

 

 

 

 

Рис. 3.6. Внутреннее представление ФБ «Пи-регулятор  тока»

Таблица 3.5. Параметры  элементов ФБ «ПИ-регулятор тока»

 

№ эл-та	Значения  параметров
		Имя	Параметр
1	kl	5,17
2	Qpm	±10
3	Номер активирующего  блока	6
4	Тoc	0,029
5	Коэффициент усиления	-1
6	Величина  смещения	0,5
7	Номер активирующего  блока	10
8	k2	l/kl=0,l9
9	Коэффициент усиления	-1
10	Наклон при  положительных значениях	0
		Наклон при  отрицательных значениях	0
11	Положительный выходной сигнал	1
		Отрицательный выходной сигнал	-1
		Положительная зона нечувствительности	10
		Отрицательная зона нечувствительности	-10

 

 

 

 

Расчет  контура регулятора скорости

Жесткость механических характеристик, получаемая в системе  с П-регулятором скорости, не удовлетворяет требованиям механизма, поэтому PC выбираем пропорционально-интегральным с передаточной функцией:

 

(3.19)

 

1. Постоянная  времени Т_о.с.с.= а_са_тЬ_сТu =8-0,01 = 0,08с    (3.20)

2. Коэффициент  обратной связи по скорости

 

(3.21)

 

3. Коэффициент  усиления регулятора скорости

 

(3.22)

 

4. Постоянная  времени 

(3.23)

 

(3.24)

5. Передаточная  функция PC

 

Коэффициенты а_с, а_m, b_с являются коэффициентами настройки регулятора. Коэффициентам настройки а_с= а_т= b_с=2 соответствует стандартная настройка системы с ПИ-регулятором скорости, которую называют симметричным оптимумом.

Найдем параметры  регулятора скорости.

1. Задаемся   С1=1   мкФ,   тогда  сопротивление   в   цепи   обратной   связи усилителя

 

(3.25)

 

2. Входное  сопротивление усилителя

                                                                                                                  (3.26)                                                                    

                                              

Рис. З.7. Внутреннее изображение ФБ «Пи-регулятор скорости»

Таблица 3.6. Параметры  элементов ФБ «ПИ-регулятор скорости»

 

№ эл-та	Значения  параметров
		Имя	Параметр
1	kl	2,56
2	Qpm	±25
3	Номер активирующего  блока	6
4	Т *•  ОС	0,08
5	Коэффициент усиления	-1
6	Величина  смещения	0,5
7	Номер активирующего  блока	10
8	k2	l/kl=Q,39
9	Коэффициент усиления	-1
10	Наклон при  положительных значениях	0
		Наклон при  отрицательных значениях	0
11	Положительный выходной сигнал	1
		Отрицательный выходной сигнал	-1
		Положительная                              зона нечувствительности	25
		Отрицательная                               зона нечувствительности	-25

 

 

 

3.3. Результаты моделирования

Рис. 3.8. График зависимости w=f(t)

В результате исследования системы ТП-ДПТ, с помощью программы комплексного моделирования динамических систем IDS 1.0 были получены переходные процессы, приведённые на рисунках 3.3.1- 3.3.3 при начальных условиях эксперимента приведённых в таблице 3.3.1. Таблица 3.7. Параметры эксперимента.

 

Интегрирование                                  Вывод
Время расчета	0,75 сек.	Начальное время	Осек.
Точность	0,01	Конечное  время	0,75 сек.
Шаг	0,0002	Шаг	0,0005

 

 

 

 

 

Рис. 3.9. График зависимости M=f(t)

Рис. ЗЛО. График зависимости I=f(t)

 

 

 

 

3.4. Анализ результатов моделирования

По полученному  графику зависимости w =f(t) (рис.3.8) оценим основные показатели качества переходного процесса.

1. Время регулирования равна    t_p = 0,5 с, т.е. время, при истечении 
   которого скорость выходит  к установившемуся значению w_ycт=69,l4 
   с"¹.   Время   регулирования   определяет   длительность   переходного 
   процесса.
2. Время достижения максимума w_мах=70,3 с ^-1 переходной функции равна 
   t _мах=0,4 с.
3. Время нарастания переходного процесса будет t_н=0,351  с, т.е. это 
   время    за    которое    кривая    со    =   f(t)    первый    раз    достигает 
   установившегося значения w_уст=69,14 с ^-1.
4. Находим величину перерегулирования а:

5. Колебания  в полученном графике небольшие.  Это указывает на хорошие показатели точности регулирования, динамические нагрузки и качество технологического процесса.

По полученным графикам зависимости рис. 3.9-3.10 видно, что момент остается в пределах, допустимых  по перегрузочной способности двигателя.

Оценив результаты моделирования, можно сказать, что система исследованная мною вполне удовлетворяет поставленным требованиям и целям технического задания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      4. Охрана труда.

 Электробезопасность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1. Заземление экскаватора

Указание  мер безопасности Заземление экскаватора и его электрооборудования

-Работа экскаватора  без заземления электрических  машин и аппаратов категорически запрещается;

-при монтаже  и эксплуатации экскаватора особое  внимание должно быть обращено на качество заземления самого экскаватора, а также корпусов электрооборудования, установленного на нем;

-заземление  экскаватора осуществляется четвертой  жилой высоковольтного кабеля;

-для присоединения  заземляющих жил кабеля на  нижней раме приварена специальная бонка;

-концы заземляющей жилы присоединяются к зажимным болтам бонок, а вторые концы подключаются к заземляющему контуру питающей подстанции;

-заземляющие  жилы высоковольтного кабеля, проложенного  на нижней раме и поворотной платформе экскаватора, присоединяется к присоединяющим болтам, имеющимся на высоковольтных машинах и аппаратах;

-высоковольтная  аппаратура, находящаяся в высоковольтном распределительном устройстве, заземляется к каркасу устройства, который в свою очередь заземляется к поворотной платформе и заземляющей жиле высоковольтного кабеля. Корпус высоковольтного выключателя заземляется посредством скользящих самоустанавливающих контактов, обеспечивающих заземление тележки на всем пути перемещения;

-четырехмашинный агрегат  заземляется к заземляющей жиле высоковольтного кабеля и к поворотной платформе.

Корпуса   всех   электрических   машин   и   аппаратов   установленных   на поворотной платформе, заземляются к ней;

 

 

-оболочки  высоковольтного токоприемника  заземляются к поворотной платформе. Оболочка токоприемника кабельного барабана заземляется к нижней раме;

-заземление  электродвигателей, электроаппаратуры  и световой арматуры производится после их установки на экскаваторе у заказчика;

-корпуса электромашин  и аппаратов, установленных на  площадках, заземляется к ним, а последние к поворотной платформе;

-корпуса электромашин, аппаратов и подвесных светильников, установленных на стреле, крыше кузова и кабине машиниста, заземляется к ним, а последние - к поворотной платформе;

-боковые площадки, стрела и отдельные уголки кузова заземляется к поворотной платформе;

-электрооборудование  (двигатель вспомогательной лебедки, электротормоз и двигатели вентиляторов), установленное на крыше кузова, заземляется к кузову;

-пульт управления  заземляется к каркасу кабины;

-реле давления и светильники, установленные в кабине машиниста заземляются к каркасу кабины;

-поворотная  платформа заземляется при помощи  роликового круга и заземляющей  жилы кабеля к нижней раме;

-в качестве заземляющих  проводников для машин и аппаратов, применяются голые медные провода сечением 4мм² и для заземления стрелы и площадок - 16 мм². Для заземления светильников - 2,5 мм²;

-так как  на экскаваторе электромашины  и аппараты съеы и аппараты съеинение заземления выполняется болтовыми соединениями;

-при подключении заземляющих проводов под болты должны быть приняты меры против самоотвинчивания с помощью пружинных шайб и контргаек;

-заземляющие  бонки должны быть приварены  в хорошо видимых местах;

 

 

-для защиты людей  от поражения электрическим током  в цепях переменного тока применены устройства контроля изоляции (реле утечки).