Автоматизированный электропривод главного движения универсального фрезерного станка модели 6Н81
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
азователя частоты. Выбор фильтра производится по таблице номеров фильтров в соответствии с моделью преобразователя из инструкции по эксплуатации преобразователей частоты фирмы Siemens.
Выбираем фильтр класса В: 6SE3290-ODC87-OFB5 стандарта EH55022.
Для рассеивания энергии, выделяемой двигателем, применяется внешний тормозной резистор, что значительно улучшает возможности торможения. Он не должен быть меньше 85 Ом (для 3-х фазных преобразователей со входным напряжением от 400В).
Расчет тормозного резистора производится из мощности, рассеиваемой на нем при торможении по формуле (4.2)
,(4.2)
гдеUC - действующее значение напряжения, В;
Ррасч - рассеиваемая при торможении мощность, Вт.
,
гдеU1 - фазное значение напряжения питающей сети. U1 = 220 В.
ксх - коэффициент схемы, для 3-х фазной схемы ксх = 2,34.
.
,
где - расчетный динамический момент, Нм. .
Исходя из расчетных значений по формуле (4.2) определяем значение сопротивления RТ:
.
Выбираем стандартное значение тормозного сопротивления: RТ=240Ом.
4.3 Выбор датчиков регулируемых координат электропривода
Как было отмечено ранее, для реализации векторного управления необходимо производить регулирование следующих величин: потокосцепление ротора, угловая скорость ротора и составляющие тока статора по осям x и y. Преобразователь частоты MICROMASTER Vector использует косвенное управление скоростью двигателя, т.е. текущее значение скорости ротора и потокосцепления вычисляются по текущим значениям тока и напряжения статора. При таком способе управления ошибка поддержания скорости не превышает 1-5%. Для повышения точности предусмотрена возможность подключения датчика скорости. При использовании тахогенератора в систему вносится ошибка измерения (наведение помех в проводах, зубцовые пульсации, конструкционные погрешности), что уменьшает точность поддержания скорости. Наибольшей точностью обладают импульсные датчики скорости, в которых частота следования импульсов пропорциональна угловой скорости ротора.
Таким образом, для регулирования скорости привода главного движения используются три вида датчиков: скорости, тока и напряжения. Причем датчики тока и напряжения конструктивно выполнены в преобразователе частоты, а датчик скорости реализуем на основе фотоэлектрического преобразователя - ВЕ-178.
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода
Исходной информацией для построения системы векторного управления является информация о мгновенных значениях и пространственном положении вектора потокосцепления в воздушном зазоре, мгновенных значениях токов статора и скорости ротора двигателя [15, 16]. Для этого в начале рассмотрим математическое описание асинхронного двигателя. При этом используем следующие упрощающие допущения:
) трёхфазная система симметрична;
) воздушный зазор является равномерным;
) магнитная система машины не насыщена.
В координатной системе (x, y) электромагнитные процессы АД с короткозамкнутым ротором описываются системой дифференциальных уравнений (5.1):
(5.1)
где R1, R2 - сопротивления фазных обмоток статора и ротора, Ом;
w0 - частота напряжения статора, с-1;
y1х, y1y - составляющие потокосцепления статора по осям x, y, Вб.
Выражения потокосцеплений описываются системой уравнений (5.2):
(5.2)
Индуктивности L1, L2, L12 для системы (4.2) определяются следующим образом:
,
где L1s, L2s - индуктивности рассеяния статора и ротора, Гн;m - взаимная индуктивность фазных обмоток статора и ротора, Гн.
Выразив из системы (5.2) составляющие тока ротора и потокосцепления статора получим систему (5.3):
(4.3)
где LЭ - эквивалентная индуктивность, которая определяется следующим образом: .
После преобразований системы (5.1) с учетом (5.3) получим (5.4):
(5.4)
где RЭ - эквивалентное сопротивление, которое определяется как:
.
Синхронная частота удовлетворяет выражению (5.5):
(5.5)
Электромагнитный момент АД определяется выражением (5.6):
(5.6)
где рп - число пар полюсов.
Скорость ротора определяется из дифференциального уравнения (5.7):
.(5.7)
Введем следующие обозначения: и .
Питание двигателя осуществляется от автономного инвертора напряжения на базе транзисторных силовых ключей. В структуре системы управления преобразователь можно приближенно представить апериодическим звеном (5.8):
(5.8)
где bП - коэффициент усиления преобразователя;
t - малая постоянная времени, с.
На основании выражений (5.4) - (5.8) составим структурную схему объекта управления, которая представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1
5.2 Расчет параметров объекта управления
Определим численные значения параметров двигателя для структуры согласно рис. 5.1
Номинальное сопротивление:
.
Рассчитаем сопротивления в абсолютных значениях:
активное сопротивление статорной обмотки
,
активное сопротивление ротора
,
сопротивление рассеяния статора
,
сопротивление рассеяния ротора
,
индуктивное сопротивление взаимоиндукции
.
Индуктивность рассеяния статора:
,
Индуктивность рассеяния ротора:
,
Индуктивность взаимоиндукции ста