Автоматизация

                                            

                                                                       (35)

 

где     – сопротивление щеточного контакта;

 ΔUщ = 2 В – падение напряжения на щётках.

 

 

Передаточный коэффициент  электродвигателя определяется:

 

                                                                                                                (36)

 

 

Определим жёсткость  механической характеристики:

 

                                                                                                              (37)

 

 

Для определения электромагнитной постоянной времени, определим индуктивность  якорной цепи:

 

                                                   

                                           (38)

 

где    Lm – приведённая индуктивность трансформатора

Lyp – индуктивность уравнительного реактора, принять 10% Lяд.

Электромагнитная постоянная времени:

 

                                                         

                                                    (39)

 

 

Определим электромеханическую  постоянную времени:

 

                                                                                              (40)

 

 

где – приведённый к валу двигателя суммарный момент инерции механических элементов привода.

 

 

8 Структурная схема САР

 

 

Элементами структурной  схемы являются элементарные динамические звенья и сумматоры. Структурная схема составляется на основе функциональной схемы, согласно которой определяются блоки, через которые проходит сигнал управления. Все элементы системы нужно представить их передаточными функциями.

Передаточная функция  ТП вместе с системой импульсно-фазового управления, как правило, апроксируется апериодическим звеном первого порядка с постоянной времени в пределах 0,006 ÷ 0,01с, что обусловлено дискретностью подачи отпирающих импульсов и особенностью работы тиристорного преобразователя.

 

                                                                                    (41)

 

где Uтп – выходное напряжение ТП, В;

 Uy – напряжение, подаваемое на вход СИФУ;

 Ктп – коэффициент передачи ТП.

 

 

Коэффициент передачи ТП изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения и рассчитывается с использованием регулировочных характеристик Ed₀ = f (а):

 

                                                                                                            (42)

 

где ΔЕd – относительное значение ЭДС тиристорного преобразователя, В

 ΔUу – относительное значение напряжения управления, В.

 

 

 

Рисунок 14 – Регулировочные характеристики реверсивного тиристорного преобразователя

 

Электродвигатель постоянного  тока, при подключении обмотки  возбуждения к постоянному напряжению, работает с постоянным магнитным потоком. Передаточная функция двигателя имеет вид:

 

                                                                                      (43)

 

Так как 4Тя < Тм, то      

                                    

При этом ,

Решая эту систему  уравнений, найдём T₁ и Т₂:

 

          Т₁=5,1-Т₂

 

(5,1-Т₂)∙Т₂ = 6,12

 

5,1Т₂ –Т₂² – 6,12 =0

 

Т₂² – 5,1Т₂ + 6,12 =0

 

Д= b² + 4ac

 

Д= 26,01 - 24,48 =1,53

;

 

Передаточная функция механической части:

 

                                                                                                         (44)

 

 

Для настройки, регулирования  скорости двигателя используем в  качестве регулятора скорости пропорциональный регулятор (П – регулятор), в качестве регулятора тока пропорционально-регулирующий (ПИ) регулятор, передаточная функция которых определяется:

 

                                                                               (45)

                                                                                                (46)  

где   Т_от – малая постоянная времени токового контура, которая определяется:

 

                                                       Т_от = 2 · Т_тп                                                (47)

 

Т_от = 2 · 0,006=0,012

 

К_от – коэффициент обратной связи по току:

 

                                                   К_от = К_дт · К_ш                                              (48)

 

К_от = 0,03 · 0,1=0,003

 

Коэффициент датчика  тока определяется:

 

                                                                                                          (49)

 

Выбор шунта: 75ШС - 02.

– класс точности 0,2.

– номинальный ток 400А.

– номинальное падение  напряжения 75 мВ.

Коэффициент измерительного шунта определяется:

 

                                                                                                           (50)

 

где    U_нш – номинальное напряжение шунта;

I_Ш – ток шунта.

При выборе шунта учитываем  ток в якорной цепи двигателя.

 

 

где    – постоянная времени регулятора тока, определяется:

 

                                                                                                             (51)

 

 

Передаточная функция  регулятора скорости определяется:

 

                                                                               (52)

 

где  Т_ос – малая постоянная времени контура скорости, которая определяется:

 

                                                         Т_ос = 4 · Т_mn                                              (60)

 

Т_ос = 4 · 0,006=0,024

 

  К_ос – коэффициент обратной связи по скорости, который определяется:

 

                                                                                                          (61)

где    U_max = 10 В – максимальный сигнал управления;

ω_max = ω_{max дв} – максимальная скорость двигателя.

 

 

 

Датчиком скорости будем  считать тахогенератор, передаточную функцию которого можно представить пропорциональным звеном:

 

                                                         W_МГ (р) = К_МГ                                                (62)

 

Для нахождения передаточной функции произведём выбор тахогенератора при соблюдении условия:

 

n _MR ≥ n _ДВ

 

Тахогенератор: ТГ-1

n_max = 1100

E_вых ,В =110

U_в,В = 27

Статический момент сопротивления возбуждения машины, кВм∙10^-2 = 300

Статический момент трения невозбужденной машины, кВм∙10^-1 = 120

К_MГ определяется:

                                                                                                                  (63)

 

 

Передаточная функция  датчика тока определяется:

 

                                                                                         (64)

 

9 Оценка качества регулирования

В САР важное значение имеет переходный процесс, возникающий  при быстром изменении задающего  воздействия. Чем с большей скоростью  и плавностью протекает такой  процесс, тем меньше продолжительность  и величина рассогласования.

Поэтому одной из оценок качества регулирования служит оценка качества переходной характеристики относительно задающего воздействия.

К основным показателям  качества переходной характеристики относят  перерегулирование σ и время регулирования t_P.

 

 

Рисунок 15 – Переходная характеристика САР

 

Перерегулирование оценивает  разность между максимальным значением h_max переходной характеристики и её установившимся значением h_Y.

 

                                                                                              (65)

 

 

В большинстве случаев  требуется, чтобы перерегулирование  не превышало 4 – 10%.

Временем регулирования  оценивают длительность переходного  процесса, т.е. tp считают тот промежуток времени, по истечении которого отклонения переходной характеристики от установившегося значения h_Y не превышают допустимого значения ∆:

 

                                                                                                 (66)

 

Значение Δ выбирают обычно равным 5%.

Существенным показателем качества служит число колебаний, т.е. число максимумов характеристики за время регулирования.

Кроме задающего воздействия, к различным точкам автоматической системы обычно приложены возмущающие воздействия, от характера и точек, приложения которых зависят ошибки системы.

Вывод: перерегулирование  позволяет нам оценить, насколько  качественно спроектирована система  автоматического регулирования. По данным расчетов перерегулирование  должно быть не больше 10 %, что не выполняется. Это означает, что система спроектирована неверно и требуется перерасчет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

Автоматизация, как один из самых важных пунктов разработки производственных процессов, повышает производительность и эффективность труда, улучшает качество продукции, оптимизирует планирование и управление, устраняет человека от работы в условиях, опасных для здоровья. Автоматизация — одно из основных направлений научно-технического прогресса и защиты окружающей среды от загрязнений. В данной курсовой работе произведен расчет и выбор мощности двигателя, подобраны по расчетным данным элементы электропривода, а также произведена оценка качества регулирования, включающая оценка переходной характеристики относительно задающего устройства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

 

 

1.Волчкевич Л.И. Автоматизация  производственных процессов: учеб. пособие. - Машиностроение, 2007.

2. Рекус Г.Г. Общая электротехника  и основы промышленной электроники:  учеб. пособие . - Высшая школа,  Абрис, 2012.

3. Кондаков А. И. САПР технологических процессов: учебник. – М.,: Академия, 2009.

4. Черпаков Б.И. Автоматизация  и механизация производства: учеб. пособие для вузов. – М.: Издательский  центр Академия, 2009.

5. Пермяков В.Б. Комплексная механизация  строительства: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2010.

6.  http://www.iprbookshop.ru/5128