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