Электропривод и система автоматического управления насосной установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ная кривая начинается не из точки с координатами 0; 0, чтобы увеличить пусковое напряжение, и, следовательно, иметь больший пусковой момент.
Блок М (U, w, a) производит вычисление момента двигателя и сопутствующих величин (момента критического и критического скольжения) в зависимости от напряжения питания двигателя, частоты питающего напряжения и скорости двигателя. Вычисление момента производится по формуле Клосса (ф-ла 6.9), вычисление момента критического по формуле 6.10, вычисление критического скольжения - по формуле 6.11.
, (6.9)
, (6.10)
, (6.11)
где w0 - синхронная частота, определяемая как w0 = aw0н, a - относительная частота, а - коэффициент, определяемый как а = R1/R2.
Апериодическое звено с постоянной времени Тэ учитывает электромагнитные свойства двигателя, величина Тэ определена в п.4.2 (см. формулу 4.14) и равна 0,122 с.
6.3.3 Линеаризация структурной схемы и настройка регулятора
На основании структурных схем системы стабилизации напора (рис.6.2.) и системы управления электроприводом (рис.6.3.) можно составить общую упрощенную структурную схему электропривода, представленную на рис.6.6.
Коэффициент передачи кнас определим как:
кнас = Нн / wн = 20/303,53 = 0,0659, (6.12)
где Нн - номинальный напор в сети, wн - номинальная скорость насоса.
Коэффициент обратной связи по напору кос был определен в п.6.3.1 по формуле 6.4 и равен 0,4 м/В.
Передаточная функция электропривода Wэп исходя из структурной схемы СУЭП может быть представлена в виде:
, (6.13)
где tи - постоянная времени задатчика интенсивности, кэп = wmax/Uз max = 30,6.
Действительно, электромагнитная постоянная времени двигателя Тэ, равная 0,122 с, пренебрежимо мала по сравнению с постоянной времени задатчика интенсивности tи, которая принята равной 10 с. Следовательно, пренебрегая электромагнитной постоянной времени двигателя Тэ, получаем что структурная схема системы управления электроприводом содержит одно апериодическое звено - задатчик интенсивности, а его постоянная времени определяет инерционные свойства системы управления электроприводом.
Постоянная же времени сети Т0, также весьма мала по сравнению с tи (принята равной 0,005 с), следовательно ей можно пренебречь. Таким образом получаем контур регулирования содержащий одно апериодическое звено, с постоянной времени, равной постоянной времени задатчика интенсивности tи.
Стандартным регулятором для полученного контура регулирования является И-регулятор. Настроим его на технический оптимум:
, (6.14)
. (6.15)
Подставив в формулу 6.15 коэффициенты получим WРН = 1/ (2tир). Таким образом регулятор напора представляет собой И-регулятор с постоянной времени ТРН равной двум постоянным времени задатчика интенсивности tи, т.е. ТРН = 20 с.
6.4 Построение статических характеристик
Семейство механических характеристик для частотного управления асинхронным двигателем по закону U ~ 2 построим при помощи формулы Клосса, имеющей вид 6.9, при этом рассчитывая необходимые критические момент и скольжение по формулам 6.10 и 6.11. Формула Клосса для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором справедлива только для скольжений не больше критического, но с учетом того, что ниже критического скольжения лежит нерабочая ветвь механической характеристики, построим характеристики начиная с критического скольжения. Как уже отмечалось, система управления электроприводом реализованная в комплектном преобразователе обеспечивает программное формирование зависимости напряжения питания двигателя от частоты питающего напряжения, поэтому при постоянной частоте, и, следовательно, постоянном напряжении, механические характеристики электропривода могут быть аппроксимированы прямыми линиями. Следовательно, для представления о семействе характеристик вполне достаточно построить три характеристики - естественную и две искусственные, проходящие через точки, указанные в таблице 6.1 (точки излома аппроксимированной кривой излома).
Расчет семейства механических характеристик электропривода, согласно формулам 6.9 6.11 для скольжений не больше критического, производим на ЭВМ в пакете EXEL97. Полученное в итоге расчета семейство статических характеристик изображено на рис.6.7.
7. Анализ динамических характеристик электропривода насосной установки
Для расчета динамических характеристик САУ электроприводом насосной установки воспользуемся математическим моделированием системы электропривода на ЭВМ в среде SIMULINK 2.0.
Прежде чем приступить к расчетам определим цель моделирования. Главной целью моделирования является прогнозирование динамических характеристик реальной системы насосной установки горячего водоснабжения при свойственных ей внешних воздействиях.
Исходя из поставленной задачи, модель системы, может учитывать или не учитывать некоторые особенности динамики реальной системы. Например, будем рассматривать насосную установку как объект регулирования напора жидкости (без учета внешних воздействий). Выбор входных воздействий и начальных условий зависит от назначения проектируемой системы и наиболее характерных режимов ее работы.
Специфика моделирования систем управления заключается в том, что любая система автоматического управления состоит из динамических звеньев, взаимодействующих друг с другом. К ней могут быть приложены внешние воздействия, из?/p>