Методические указания предназначены для студентов спе­циальности "Электропривод и автоматизация промышленных установок"

Вид материала

Методические указания

Содержание 2. Содержание и объем курсового проекта 3. Исходные данные для проектирования 4. Методические указания по проектированию

Подобный материал:

• Методические рекомендации и указания по изучению дисциплины Автоматизированный электропривод, 70.72kb.
• Методические указания к выполнению расчётно графической работы №1 для студентов специальности, 243.93kb.
• План час. Сроки контроля Для студентов специальности 140604. 65 «Электропривод и автоматика, 154.73kb.
• Т. В. Фёдоров методические указания по технологической практике студентов IV курса, 107.4kb.
• Методические указания для выполнения лабораторных работ Новосибирск 2009, 437.08kb.
• Физические основы электроники, 499.24kb.
• Методические указания к проведению практических занятий по курсу «Архитектура гражданских, 272.14kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 Федеральное агентство по образованию, 350.51kb.
• Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов, 153.11kb.
• Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов Омск-2009, 848.08kb.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Настоящие методические указания предназначены для студентов спе­циальности "Электропривод и автоматизация промышленных установок", выполняющих курсовой проект по системам управления электроприводами.

Цель курсового проекта - закрепить и расширить теоретические зна­ния, полученные при изучении курса "Системы управления электроприво­дами"; развить самостоятельность в принятии решений и приобрести на­выки при разработке конкретных задач; ознакомить студентов с сущест­вующими системами автоматизированного электропривода, изучить ката­логи, государственные стандарты, справочную литературу.

Важнейшей тенденцией в развитии автоматизированных систем управ­ления электроприводами /АСУ ЭП/ является постоянное повышение их эффективности; при этом, если в прежние годы наибольший эффект дости­гался за счет улучшения параметров электродвигателей и наиболее пол­ного использования регулировочных свойств электропривода, то сейчас и в ближайшие годы значительного повышения технических параметров АСУ ЭП можно ожидать, в основном, от применения новых систем управле­ния, в частности, систем со статическими преобразователями на тири­сторах. Поэтому в курсовом проекте по системам управления электро­приводами объектом расчетов и исследований является, как правило, АСУ ЭП с тиристорным выпрямителем, тиристорным преобразователем часто­ты или тиристорным коммутатором.

^ 2. СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Куроовой проект содержит пояснительную записку объемом до 50 стра­ниц формата А4 и 1-2 листа чертежей формата A1


Далее приводится перечень вопросов, изучение и разработка которых должны быть отражены в пояснительной записке /в скобках указаны проценты, ориентировочно характеризующие трудоемкость каждого вопроса/:

1/ введение /3 %/;

2/ выбор двигателя /3 %/;

3/ выбор принципиальной схемы силовых цепей и разработка охемы це­пей управления /7 %/;

4/ расчет параметров и выбор основных силовых элементов системы электропривода /10 %/;

5/ составление структурной схемы АСУ ЭП и определение параметров ее отдельных звеньев /12 %/;

6/ расчет коэффициентов и параметров цепей жестких обратных свя­зей /10 %/;

7/ расчет и построение статических характеристик /10 %/;

8/ расчет параметров и выбор корректирующих устройств /8 %/;

9/ анализ динамических режимов /12 %/;

10/ выполнение специального задания - задания, по НИРС /10 %/;

11/ разработка принципиальной схемы АСУ ЭП с устройствами защиты, блокировки и сигнализации /5 %/;

12/ выбор аппаратуры и составление спецификации на электрооборудо­вание /7 %/;

13/ заключение /3%/.

В зависимости от особенностей темы, исходных данных и пр. перечень вопросов и объем их проработки по усмотрению руководителя может быть изменен, некоторые из указанных вопросов могут быть опущены или замене­ны другими. Например, могут решаться такие вопросы, как оценка надеж­ности системы, технико-экономический расчет эффективности проектируемой АСУ ЭП, программная реализация регуляторов о помощью микропроцессорных средств и др.

^ 3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В задании на курсовой проект приводятся следующие основные исход­ные данные:

1/система электропривода и ее структура, Например, система тиристорный преобразователь частоты - асинхронный двигатель, система тиристорный преобразователь - двигатель с последовательной коррекцией при одно-зонном регулировании скорости и т.п.;

2/ тип электропривода: реверсивный, нереверсивный;

3/ мощность и скорость вращения;


4/ напряжение /линейное/ питающей сети Uc и возможные пределы его колебаний ±ΔU; .

5/ диапазон регулирования скорости. ,где

ωmax иωmin - соответственно максимальная и минимальная угловая

скорость вращения при номинальной нагрузке электродвигателя;

6/ изменение момента нагрузки на валу электродвигателя в относи­тельных единицах ΔМ_с* ; в дальнейшем будем полагать, что нагрузка изменяется- от величины, равной номинальному моменту электродвигателя, в сторону уменьшений на величину ΔМ_с* ;

7/ точность поддержания скорости, оцениваемая ошибкой регулирова­ния, %;




где Δω- абсолютное изменение угловой скорости при изменении нагруз­ки на валу электродвигателя от номинальной М_н до минимальной

и минимальной скорости и минимальной скорости

8/допустимое перерегулирование или минимальное время переходного . процесса;

9/ момент инерции механизма, приведенный к валу электродвигателя Imax;

10/ сочетание жестких обратных связей. Например, отрицательная об­ратная связь по скорости и положительная обратная связь по току; отри­цательная обратная связь по напряжению и положительная обратная связь по току и др.;

11/ стопорный ток на электромеханической характеристике электро­привода, работающего на верхней границе диапазона регулирования I*_стоп /относительные единицы/

^ 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Выполнение курсового проекта необходимо начинать о подробного ана­лиза технического задания /исходных данных/ и уяснения сути необходи­мых расчетов и исследований, которые должны быть выполнены при проекти­ровании. Необходимо просмотреть рекомендуемую литературу и ознакомить­ся с методами решения задач, вынесенных в курсовой проект. Следует по­пытаться найти собственный путь решения этих задач. Если это затруднительно, необходимо обратиться к рекомендуемым литературным источникам, включая и последующие разделы настоящих методических указаний, состав­ленных применительно к наиболее распространенным АСУ ЭП.


4.1 Система тиристорный преобразователь - двигатель с последовательной коррекцией

Системы автоматизированного электропривода с последовательной коррекцией при подчиненном регулировании параметров, или, как часто их называют, системы подчиненного регулирования /СПР/, в последние годы широко применяются во многих отраслях промышленности. Их преиму­щества по сравнению с системами с параллельной коррекцией:

1/ неизменность структуры для объектов управления с различными параметрами регулирования;

2/ предельная простота расчета, так как расчет СИР сводится к оп­ределению по простейшим формулам сопротивлений и емкостей, подключа­емых ко входу и в цепь обратной связи операционных усилителей, на ба­зе которых реализуются корректирующие устройства;

3/ простота и удобства наладки;

4/ легкость и простота ограничения на требуемом уровне любой ре­гулируемой координаты электропривода /тока якоря, угловой скорости и др./;

5/ возможность использования унифицированной блочной системы - регуляторов /УБСР/,

Наибольшее распространение получили СИР с исполнительными двига­телями постоянного тока.

В соответствии с изложенным в разд.2 содержанием курсового проек­та остановимся кратко на каждом из разделов проекта по рассматрива­емой теме,

4.1.1 Введение. Показать роль АСУ ЭП в деле автоматизации про­мышленного производства, повышения его эффективности. Указать основные преимущества, технические возможности и области применения элект­ропривода по системе тиристорный преобразователь - двигатель /ТП-Д/.

4.1.2. Выбор двигателя. Вопрос о правильном выборе электродвигателя является весьма важным и ответственным. Завышение мощности двигателя приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных расходов, сни­жению КПД и коэффициента мощности электропривода. Недостаточная мощ­ность двигателя ограничивает производительность механизма /установки/ и кроме того, двигатель преждевременно выходит из строя, что влечет за собой простой оборудования и дополнительные расходы на ремонт.

В проекте электродвигатель выбирается, исходя из приводимых в задании данных о его мощности и скорости. Двигатель следует выбирать с таким номинальным напряжением, чтобы исключить из тиристорного преобра-


зователя силовой трансформатор, в результате чего уменьшается масса и габаритные показатели электропривода. Рекомендуется выбирать двига­тель, общепромышленного назначения серии П или 2П. В пояснительной записке необходимо привести тип и технические данные выбранного двига­теля .

4.13. Выбор принципиальной схем силовых цепей и разработка схемы цепей управления. При выборе принципиальной схемы силовых цепей ти-ристорного преобразователя для электроприводов малой и средней мощнос­ти следует придерживаться следующих рекомендаций:

1/ при мощности двигателя р<10кВт необходимо применять трехфаз­ную схему с нулевым выводом; если р > 10 кВт, предпочтение следует отдавать трехфазной симметричной мостовой схеме;

2/ если тиристорный преобразователь выполнен по схеме с нулевым выводом или по перекрестной схеме, применение силового трансформато­ра является обязательным. При использований трехфазной мостовой схемы преобразования необходимо вначале рассчитать требуемое действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2ф если выполняется условие



то силовой трансформатор не требуется; при этом вентильная группа преобразователя подключается к сети через токоограничивающие реакто­ры;

3/ в случае реверсивного электропривода необходимо решить вопрос о способе управления вентильными комплектами преобразователя. Если к реверсивному тиристорному электроприводу предъявляются высокие требо­вания по быстродействию, то необходимо предусмотреть совместное сог­ласованное управление выпрямительным и инверторным вентильными комп­лектами преобразователя. При нежестких требованиях к быстродействию используют раздельный способ управления вентильными комплектами ревер­сивного преобразователя. Более подробно принципиальные схемы силовых цепей тиристорных преобразователей рассмотрены в /5; 6/.

В качестве системы ипульсно-фазового управления /СИФУ/ тиристора­ми силовой цепи можно использовать блоки управления тиристорами /БУТ/ серийно выпускаемых тиристорных преобразователей или комплектных тири-сторных электроприводов /3; 4 и др./.

При выполнении необходимых расчетов можно пользоваться типовой ре­гулировочной характеристикой БУТ /рис.1/. Эта регулировочная характеристика может рассматриваться как универсальная, справедливая для лю­бых БУТ, независимо от особенностей их схемной реализации. Следует


также иметь в виду, что подобный прямолинейный вид этой характеристи­ки справедлив для БУТ, построенных до принципу вертикального управле­ния.







Разработку схемы БУТ следует вы­полнять в два этапа: вначале спроекти­ровать функциональную схему, а затем разработать принципиальную схему каждо­го элемента функциональной схемы.

При схемной реализации БУТ необходимо учитывать следующие факторы: а/ вид силовой схемы тиристорного преобразова­теля - трехфазная мостовая или трехфазная с нулевым выводом; б/ тип электропривода - нереверсивный или реверсивный; в/в случае реверсивного электропривода способ управления отдельными группа­ми тиристоров /"Вперед" и "Назад"/ - совместное управление или раз­дельное управление; г/ в случае реверсивного электропривода с совместным управлением характер согласования работы отдельных групп ти­ристоров - согласованное или несогласованное; д/ мощность электро­привода - в том аспекте, который определяет количество параллельно включенных тиристоров в каждом плече силового блока ТП.

Структура всей системы управления электроприводом зависит от чис­ла регулируемых параметров и зон регулирования. Упрощенная принципи­альная схема двухконтурной СПР с однозонным регулированием скорости /с обратными связями по току и скорости/ имеет вид, изображенный на рис2. Схема включает: ЗИ - задатчик интенсивности, PC - регулятор скорости; РТ - регулятор тока якоря; БУТ1» БУТ2 - блоки управления тиристорами; ТР - разделительный или понижающий трансформатор; комп­лекты вентилей IPB и 2РВ реверсивного преобразователя, ДТ - датчик тока; тахогенератор BR .

Упрощенная принципиальная схема четырехконтурной СПР с двухзонным регулированием скорости /с обратными связями по току якоря, скорости, току возбуждения и ЭДС/ имеет вид, изображенный на рис.3. Эта схема, помимо элементов, указанных на рис.2, включает: РЭ - регулятор ЭДС; РТВ - регулятор тока возбуждения; ТПв– тиристорный преобразователь, питающий обмотку возбуждения исполнительного двигателя.

4.1.4. Расчет параметров и выбор силовых элементов системы электропривода. Рассчитать параметры и выбрать по каталогам силовой трансформатор /или токоограничивающие реакторы/, тиристоры, сглаживающий дроссель и ограничивающие реакторы. В зависимости от приня-








той схемы силовых цепей отдельные элементы могут отсутствовать. Напри­мер, в случае нереверсивного электропривода отсутствуют ограничивающие реакторы, а при определенных численных значениях параметров исходных данных может оказаться излишней установка сглаживающего дросселя.

Расчет параметров основных силовых элементов электропривода подроб­но рассмотрен в /1; 2/.

4.1.5. Расчет элементов двухконтурной системы подчиненного регули­рования с П-регулятором скорости. Такая СПР, называемая однократноинтегрирующей, реализуется в схеме /рис.2/ при замкнутом тумблере Р.

Порядок расчета элементов однократноинтегрирующей системы подчинен­ного регулирования может быть следующим:

1/ составить структурную схему объекта регулирования и определить передаточные функции отдельных звеньев;

2/ составить структурную схему СПР;

3/ рассчитать параметры контура тока /параметры регулятора тока и коэффициент обратной связи до току/;

4/ рассчитать параметры контура скорости /параметры регулятора скорости и коэффициент обратной связи по скорости/.

Рассмотрим более подробно отдельные этапы этого расчета.

4.1.5.I. Структурная схема объекта регулирования и передаточные функции отдельных звеньев. Объект регулирования включает в себя тиристорный преобразователь и двигатель /рис.4/.