Автоматизация электропривода буровой установки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ыражениях параметров. Для двигателя с независимым возбуждением:
Структурная схема электропривода с линейной механической характеристикой и с жесткими механическими связями.
; ;
Для асинхронного двигателя при линеаризации рабочего участка его механической характеристики в области s<sк:
; ;
Обобщенная электромеханическая система с механической характеристикой, описываемой линейным дифференциальным уравнением первого порядка, является основным объектом изучения теории электропривода. Она правильно отражает основные закономерности, свойственные реальным нелинейным электромеханическим системам в режимах допустимых отклонений от статического состояния, и, благодаря простоте, обеспечивает возможность обобщенного анализа этих закономерностей методами теории автоматического управления.
Динамические процессы синхронного электропривода описываются следующей системой уравнений:
Структурная схема электромеханической системы с двигателем имеет вид
Структурная схема линеаризованного электропривода.
Для анализа свойств электропривода с линейной механической характеристикой как объекта автоматического управления найдем передаточную функцию системы по управляющему воздействию:
.
Из рисунка можно записать:
или
или
или
.
Отсюда
где
- электромеханическая постоянная времени.
Передаточная функция по возмущающему воздействию - моменту статической нагрузки МС, имеет вид:
Характеристическое уравнение системы:
.
Корни этого уравнения:
,
где
.
Значение m определяет колебательность разомкнутой электромеханической системы.
Если m > 4, то p1= -?1; p2 = -?2.
Поэтому в этом случае:
; ;
Следовательно, при m > 4 рассматриваемый электропривод может быть представлен в виде последовательного соединения инерционных звеньев с постоянными времени Т1 и Т2.
При m = 4 характеристическое уравнение системы имеет два равных отрицательных корня . В этом случае:
где
При m<4 характеристическое уравнение имеет комплексно-сопряженные корни и электропривод представляет собой колебательное звено с коэффициентом затухания ? меньшим или равным 1, уменьшающимся по мере уменьшения m.
В этом случае можно записать:
; ;.
Анализ частотных характеристик двигателей мощностью выше 10кВт показал, что передаточную функцию по управляющему воздействию можно представить в виде:
т.е. заменить колебательное звено двумя апериодическими с постоянной .
Для многих электроприводов малой мощности m>4, при этом можно пренебречь электромагнитной инерцией, положив Тэ0, тогда структурная схема асинхронного электропривода с линеаризованной механической характеристикой будет иметь вид:
Структурная схема асинхронного электропривода с линеаризованной механической характеристикой и .
Из рисунка после элементарных преобразований:
;;
;
;
;
получаем:
Полученное уравнение позволяет структурную схему асинхронной машины с линеаризованной механической характеристикой представить в виде (рис. 7.4):
Преобразованная структурная схема асинхронной машины с линеаризованной механической характеристикой.
Из преобразованной структурной схемы видно, что при Тэ0 электропривод с линейной механической характеристикой приближенно можно представить в виде инерционного звена с постоянной времени Тм.
Переходную и весовую функции инерционного звена можно представить в виде:
По уравнениям на рисунке построены временные характеристики электропривода при .
а) б)
Временные характеристики электропривода
Из полученных временных характеристик можно сделать вывод: электромеханическая постоянная времени Тм представляет собой время, за которое электропривод достиг бы установившейся скорости, двигаясь равномерно ускоренно под действием постоянного динамического момента, равного начальному значению:
В системе предусматривается регулирование скорости вращения якоря двигателя ?М путём изменения напряжения питания U. Ток возбуждения, а, следовательно, и магнитный поток двигателя полагается неизменным и равным номинальному Фн.
Принципиальная схема двигателя
На принципиальной схеме:в, Lв - соответственно активное сопротивление и индуктивность обмотки LМ1 двигателя;яг, Lяг - соответственно общие активное сопротивление и индуктивность обмоток LМ2 и LМ3 двигателя.
Уравнение движения двигателя под нагрузкой и уравнение цепи якоря:
В выражениях (1.15), (1.16) для двигателя:
После перехода к символической форме записи и соответствующих преобразований получим систему уравнений в виде:
С учётом того, что уравнение цепи якоря генератора под нагрузкой
уравнение примет вид:
На основании уравнений структурную схему двигателя можно представить как приведено ниже.
Структурная схема двигателя
В соответствии со структурной схемой запишем передаточную функцию двигателя постоянного тока:
Определим численные параметры передаточной функции двигателя.