Реферат: Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программы при различных законах управления
<img src="/cache/referats/493/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1026"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">МIНIСТЕРСТВООСВIТИ УКРАЇНИ
<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">ДержавнаГiрнича Академiя України
<img src="/cache/referats/493/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1135"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">КафедраАвтоматизацiї виробничiх процесiв
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">ПОЯСНЮВАЛЬНА
<span Pragmatica",«sans-serif»">ЗАПИСКА
<span Pragmatica",«sans-serif»">ДОДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Натему:
<span Pragmatica",«sans-serif»">«Розробкасистеми керування асiнхронним<span Pragmatica»,«sans-serif»"> двигуномс детальним розробленням
<span Pragmatica",«sans-serif»"> программпри рiзних законах управлiння"
<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»; letter-spacing:-.7pt">Студент групи АТс-92 КазначеєвВ’ячеслав Сергiйович
<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Керiвник проекту: Соседка В.Л. ________________
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Консультанти: ПацераС.Т. ________________
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Мiрошник Г.А. ________________
<span Pragmatica",«sans-serif»"> ШереметьєваI.В. ________________
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»;letter-spacing:-.6pt"> Завiдуючий кафедрою проф. Ткачев В.В.
<span Pragmatica",«sans-serif»; letter-spacing:-.7pt"><span Pragmatica",«sans-serif»">________________<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Днiпропетровськ
<span Pragmatica",«sans-serif»">1997
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Pragmatica",«sans-serif»">РЕФЕРАТ
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Дипломный проект стр. , рис. , табл.
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Проектирование системы, система управления,асинхронный двигатель, закон управления, цифровой сигнал, реализация,интегральная микросхема, переходный процесс, расчет.
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Описанобъект автоматического управления — асинхронный двигатель. Цель работы-разработка системы управления асинхронным двигателем с разработкой программыпри различных законах управления. Выполнен обзор существующих схем управления исформулированы технические требования к системе. Показано, что частотноеуправление асинхронным двигателем не удовлетворяет требованиям, в связи с чемпредложено применить закон управления напряжением двигателя в функции частоты инагрузки, обеспечивающих снижение потерь в двигателе, предложенный М. П.Костенко. Разработана функциональная схема системы управления, использующаяцифровые сигналы.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Выполненопроектирование системы — разработана принципиальная схема и печатная платасистемы управления асинхронным двигателем при помощи интерфейса RS-232C. Рассчитанамаксимально возможная скорость передачи данных в канале связи. Разработанпротокол обмена и программа верхнего уровня, моделирующая работу двигателя приразличных законах управления.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Предпринятымеры по обеспечению безопасности при работе с объектом упраления.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Определенаплановая стоимость разработки и плановая прибыль.
<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Pragmatica",«sans-serif»">СОДЕРЖАНИЕ
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Введение
<span Pragmatica",«sans-serif»">1.Состояние вопроса и постановка задачи
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 1.1. Общие сведения об асинхронныхдвигателях
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 1.2. Техническое описание системы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 1.3. Анализ существующих средствавтоматизации
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 1.4. Обоснование структуры системыавтоматического управления
<span Pragmatica",«sans-serif»">2.Техническое задание
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.1. Наименование и область применения
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.2. Основание для проведенияразработки
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.3. Цель и назначение разработки
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4. Требования к системе
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.1. Требования к комплексурешаемых задач
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.2. Нижний уровень
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.3. Верхний уровень
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.4. Требования кнадежности
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.5. Требования кбезопасности
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.6. Требования кэргономике и технической
<span Pragmatica",«sans-serif»"> эстетике
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.7. Требования кэксплуатации, техническому
<span Pragmatica",«sans-serif»"> обслуживанию, ремонту ихранению компонентов
<span Pragmatica",«sans-serif»"> системы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.8. Требования к защитеинформации от
<span Pragmatica",«sans-serif»"> несанкционированного доступа
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.9. Требования посохранности информации при
<span Pragmatica",«sans-serif»"> авариях
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.4.10. Требования к защитеот влияния внешних
<span Pragmatica",«sans-serif»"> воздействий
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5. Требования к видам обеспечения
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5.1. Требования кматематическому обеспечению
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5.2. Требования кинформационному обеспечению
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5.3. Требования клингвистическому обеспечению
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5.4. Требования кпрограммному обеспечению
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 2.5.5. Требования ктехническому обеспечению
<span Pragmatica",«sans-serif»">3.Специальная часть
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.1. Выбор технических средств
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.2. Разработка структурной схемы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.3. Разработка функциональной схемы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.3.1.Блок центрального процессора
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.3.2. Блок ввода ипреобразования аналоговых сигналов
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.3.3. Блок ввода-выводадискретных сигналов
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.3.4. Математическоеописание асинхронного двигателя
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4. Проектирование робота
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.1. Постановка задачи
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.2. Исходные данные
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.3. Основные понятия иопределения
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.4. Метод матриц вкинематике манипуляторов
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.5. Выбор систем координат
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.6. Расширенная матрицаперехода для кинематическойпары
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.7. Решение прямой задачикинематики
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.8. Решение обратнойзадачи кинематики
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.4.9. Проверка решения
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.5. Технические средства автоматизациисистем управления гибких автоматизированныхпроизводств
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.5.1. Выбор системыкоординат станка, детали и инструмента
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.5.2. Выбор типовыхпереходов операций сверления
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.5.3. Кодированиеуправляющей программы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> процесса сверления
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.6. Связь контроллера с ЭВМ верхнегоуровня
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.6.1. Схема гальваническойразвязки
<span Pragmatica",«sans-serif»"> приемопередатчикамикроконтроллера
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.6.2. Интерфейспоследовательного канала связи
<span Pragmatica",«sans-serif»"> ЭВМ с контроллером
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.6.3. Организация обмена попоследовательному
<span Pragmatica",«sans-serif»"> каналу
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.6.4. Расчет формы сигнала влинии связи и
<span Pragmatica",«sans-serif»"> скорости обмена
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 3.7. Теория автоматического управления
<span Pragmatica",«sans-serif»">4.Конструкторско-технологическая часть
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 4.1. Общие технические требования кпечатной плате
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 4.2. Основные принципы конструированияпечатных плат
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 4.3. Технология изготовления платы
<span Pragmatica",«sans-serif»">5.Экономическая часть
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 5.1. Расчет плановой себестоимости
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 5.2. Определение договорной цены НИР иплановой
<span Pragmatica",«sans-serif»"> прибыли
<span Pragmatica",«sans-serif»">6.Охрана труда
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 6.1. Анализ условий труда, опасных ивредных
<span Pragmatica",«sans-serif»"> производственных факторов
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 6.2. Выбор и обоснование мероприятийдля создания
<span Pragmatica",«sans-serif»"> безопасных условий труда
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 6.3. Инструкция по охране труда примонтаже и
<span Pragmatica",«sans-serif»"> эксплуатации системы
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 6.4. Расчет искусственного освещения
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 6.5. Противопожарная защита
<span Pragmatica",«sans-serif»">Заключение
<span Pragmatica",«sans-serif»">Списоклитературы
<span Pragmatica",«sans-serif»">Приложения
<span Pragmatica",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Pragmatica",«sans-serif»">ВВЕДЕНИЕ
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Автоматизацияпроизводства на основе микроэлектронной техники для развития исовершенствования существующих и создающихся технологических производств,является одним из важных направлений производства.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Особенностьюсовременного этапа развития автоматизации производства является появление имассовое применение качественно новых технических средств, изготовление сетейна базе микроэлектроники. Внедрение автоматизированных систем управлениятехнологическими процессами (АСУ ТП) приобретает особое значение в связи сростом требований к скорости вычисления, переработки и выдачи информации. Поэтомуразработка и исследование структур и режимов функционирования АСУ ТП на основемикроЭВМ является актуальной задачей. Использование микроЭВМ позволяет напорядок снизить затраты, обеспечивает повышение эффективности и расширениефункциональных возможностей.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Одноиз основных положений автоматизации процессов организационного управлениязаключается в создании безбумажной технологии обработки информации.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Программноеобеспечение систем с персональными микроЭВМ выгодно отличается своей простотой,проблемной направленностью.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Основной,определяющей целью управления оборудованием, технологическими и производственнымипроцессами с помощью АСУ ТП является повышение производительности труда,улучшение качества продукции и использования материально-сырьевых итопливно-энергетических ресурсов. Дальнейшее совершенствование АСУ ТП связано сповышением их экономической эффективности путем индустриального создания автоматизированныхтехнологических комплексов с АСУ ТП.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Однимиз существенных препятствий на пути индустриализации создания АСУ ТП являютсятрадиционные методы (трудоемкие) программирования ЭВМ и недостаточная адаптивностьтиповых АСУ ТП к более широкому кругу условий работы объектов управления.Преодолеть эти препятствия для предприятий, самостоятельно внедряющих АСУ ТП можно,во-первых, передачей значительной степени программного обеспечения изуниверсальных ОЗУ в ПЗУ микропроцессорных функциональных блоков, из которых иследует формировать логическую и вычислительную часть АСУ ТП, т. е. передачей задачтрадиционного программирования в область массового производства устройствэлектронной техники; во-вторых, развитием специализированных операционныхсистем АСУ ТП, обладающих широкими возможностями к адаптации и работающими смикропроцессорными функциональными блоками; в-третьих, созданиемпрограммно-аппаратурных средств реализации диалоговых режимов настройки иработы АСУ ТП.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Уровеньавтоматизации производственных процессов, производительность труда и качествовыпускаемой продукции определяется силовой электровооруженностью труда, основукоторой составляют регулируемые электрические машины.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Цельюнастоящего дипломного проекта является разработка автоматической системырегулирования электропривода с мощным высоковольтным короткозамкнутымасинхронным двигателем c детальной разработкой программ для управляющей ЭВМверхнего уровня.
<span Pragmatica",«sans-serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">1. СОСТОЯНИЕВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
<span Pragmatica",«sans-serif»"> 1.1 Общиесведения
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> В силусвоих конструктивных особенностей асинхронная машина лишена ряда недостатков,присущих машинам постоянного тока. В частности, отсутствие коллектора и щеток васинхронном короткозамкнутом двигателе (АД) обуславливает большую предельнуюединичную мощность, лучшие весо-габаритные показатели, более высокуюперегрузочную способность и допустимую скорость изменения момента, более высокиескорости вращения, чем машины постоянного тока. Известно, что преимущества АДнаиболее полно реализуются при частотном управлении, что обуславливаетпостоянное вытеснение регулируемого электропривода постоянного токачастотно-регулируемым асинхронным электроприводом во всех отраслях промышленности.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Внастоящее время около половины вырабатываемой электроэнергии потребляетсянерегулируемыми двигателями переменного тока, среди которых значительную частьсоставляют мощные высоковольтные АД. Регулирование скорости мощныхвысоковольтных АД, исключение режимов прямых пусков — эффективные факторыповышения производительности рабочих механизмов, снижения эксплуатационныхрасходов, экономии электроэнергии. Рабочими механизмами мощных высоковольтныхэлектроприводов являются: подъемники горной и металлургической промышленности,вентиляторы, насосы, газодувки, компрессоры горной, металлургической,химической промышленности, атомной энергетики.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Сразработкой и освоением серийного производства мощных силовых полупроводниковыхприборов появилась возможность широкого применения мощных высоковольтных преобразователейчастоты (ПЧ) для питания обмоток высоковольтных АД. Таким образом, появиласьвозможность создания регулируемых по скорости мощных высоковольтных асинхронныхэлектроприводов.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Известно,что механические и динамические характеристики, энергетические показатели АД вчастотно-регулируемом электроприводе определяются: принятым законом частотногоуправления, способом частотного управления, алгоритмической и аппаратнойреализацией автоматической системы регулирования (АСР) электропривода.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Несмотряна большое количество разработанных и исследованных структур АСР длянизковольтных электроприводов, применение их для мощных высоковольтныхэлектроприводов не представляется возможным. Это связано с особенностямивысоковольтного электропривода, а именно:
·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">значительнымусложнением непосредственного измерения параметров электропривода;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">условиемминимальной асимметрии питающих токов, вытекающей из требования к повышеннойэнергетике электропривода;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">применениемтрехфазного двухобмоточного АД, питающегося от двухсекционного преобразователячастоты, вытекающим из условия улучшенных энергетических, регулировочныхсвойств и способа наращивания выходной мощности.<span Pragmatica",«sans-serif»"> Кромеперечисленных особенностей необходимо отметить, что значительная частьвысоковольтных АД рассчитана на высокие скорости вращения (6000 об/мин и выше),что исключает возможность применения вращающихся на валу АД датчиков.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Такимобразом, на основании анализа приведенных законов, способов, техническихустройств частотного управления асинхронными электроприводами, можно сделатьследующие выводы.
<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">1.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Для мощных высоковольтных электроприводовмеханизмов, работающих с постоянным моментом сопротивления на валу с частымипускотормозными режимами, целесообразно применение закона частотного управленияс постоянством потокосцепления ротора, отличающегося наивысшей перегрузочнойспособностью и обеспечивающего наилучшие динамические свойства двигателя.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">2.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Для мощных высоковольтных электроприводовмеханизмов, работающих с вентиляторным моментом сопротивления на валу,благодаря своим высоким энергетическим показателем и простоте техническойреализации целесообразно использовать закон частотного управления по минимуму потерь.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">3.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> В силу своих преимуществ по сравнению сдругими способами частотного управления, а именно: простоте техническойреализации (по сравнению с векторными способами) и лучшими динамическими истатическими показателями (по сравнению с амплитудными способами)предпочтителен квазивекторный способ частотного управления.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">4.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Для наращивания мощности электропривода иодновременного повышения его энергетических показателей, используютсятрехфазные двухобмоточные двигатели с пространственным сдвигом междутрехфазными статорными обмотками, питающимися от двух трехфазныхпреобразователей частоты токами (напряжениями) с фазовым сдвигом в 30 эл.град.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">5.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Известные в настоящее время техническиеустройства для частотного управления асинхронным электроприводом в полной мерене отвечают требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводуи им присущи следующие недостатки:·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">ограниченнаянизкоскоростными электроприводами область применения, необходимостьизготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальныхустройств для механического сочленения валов, невозможность применения взапыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу ивнутри машины;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">высокаясложность технической реализации, обусловленная наличием сложных техническихустройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей,функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">наличие большогочисла датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">невысокаянадежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокойсложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтнуюгальваническую развязку.<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">1.2 Техническое описание системы
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Воснове математического описания АД при переменной частоте питающей сети лежитобщая теория электрических машин.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Основойдля математического описания АД служат уравнения, составленные в фазовыхкоординатах. Особенностью АД является совокупность магнитосвязанных цепей скоэффициентами само- и взаимоиндукции, периодически изменяющимися в функцииугла поворота ротора относительно статора. В зависимости от степени насыщениямагнитной системы машины, эти коэффиценты могут зависеть еще и от токов во всехобмотках. Уравнения могут быть составлены либо в трехфазной системе координат,либо в двухфазной для обобщенной машины. При записи уравнений в фазовыхкоординатах получают систему дифференциальных уравнений высокого порядка ( втрехфазной системе координат число уравнений равно 14) с переменнымикоэффициентами. Пользоваться такой системой для исследования электромеханическихпроцессов, происходящих в АД не представляется возможным в связи с громоздкостью,наличием переменных коэффициетов, нелинейностью. Дальнейшее упрощение ипреобразование исходной системы уравнений основывается на следующем общемметоде. При этом уравнения в фазовых координатах преобразуются к уравнениям,выраженным через обобщенные (результирующие) векторы, вводится системаотносительных единиц для токов, напряжений, потокосцеплений, скоростейвращения, частот, моментов, активных, индуктивных сопротивлений. Введение системыотносительных единиц упрощает вид уравнений, а выражение переменных черезрезультирующие векторы приводит к виду дифференциальных уравнений, при которомкоэффициенты дифференциальных уравнений ненасыщенной машины являютсяпостоянными величинами. Для насыщенной машины необходимо вводить зависимостьвеличин этих коэффициентов от магнитного состояния машины.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Послеуказанных преобразований получают систему дифференциальных уравнений шестогопорядка с постоянными коэффициентами, что значительно упрощает описание АД и делаетвозможным использование этой системы для ииследования электромеханическихпроцессов, протекающих в АД. Дальнейшее преобразование полученной системыуравнений сводится к переводу векторов, входящих в уравнение, в различныесистемы координат (в зависимости от цели решаемой задачи).
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Приматематическом описании АД принят ряд допущений, соответствующихидеализированному представлению АД:
·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">фазные обмоткисииметричны, одинаковы, воздушный зазор по все окружности ротора одинаков;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">не учитываютсяпотери в стали, а также высшие гармоники магнитодвижущей силы и рабочегопотока;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">параметры АДпостоянны и не зависят от токов в обмотках АД;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">системы питающихтоков (напряжений) симметричны.<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Техническиехарактеристики рассматриваемого АД приведены в таблице 1
<span Pragmatica",«sans-serif»">Таблица 1
<span Pragmatica",«sans-serif»">Наименование параметров
<span Pragmatica",«sans-serif»">Электродвигатель АО2-52-4
<span Pragmatica",«sans-serif»">1. Номинальная мощность, Pн
<span Pragmatica",«sans-serif»">10 кВт
<span Pragmatica",«sans-serif»">2. Номинальное напряжение (фазное), Uн
<span Pragmatica",«sans-serif»">220 В
<span Pragmatica",«sans-serif»">3. Номинальный (фазный) ток, Iн
<span Pragmatica",«sans-serif»">19 А
<span Pragmatica",«sans-serif»">4. Номинальная скорость,
h<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">1460 об/мин
<span Pragmatica",«sans-serif»">5. Номинальный момент, Mн
<span Pragmatica",«sans-serif»">65.4 н.м.
<span Pragmatica",«sans-serif»">6. Момент инерции, J
<span Pragmatica",«sans-serif»">0.09 кг
×<span Pragmatica",«sans-serif»">м2<span Pragmatica",«sans-serif»">7. Число пар полюсов, 2p
<span Pragmatica",«sans-serif»">4
<span Pragmatica",«sans-serif»">8. Номинальная частота, fн
<span Pragmatica",«sans-serif»">50 Гц
<span Pragmatica",«sans-serif»">9. Активное сопротивление статора, rs
<span Pragmatica",«sans-serif»">0.45 Ом
<span Pragmatica",«sans-serif»">10. Активное сопротивление ротора, rr
<span Pragmatica",«sans-serif»">0.7 Ом
<span Pragmatica",«sans-serif»">11. Индуктивность рассеяния статора, l
d<span Pragmatica",«sans-serif»">s<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">43
×<span Pragmatica",«sans-serif»">10-4 Гн<span Pragmatica",«sans-serif»">12. Индуктивность рассеяния ротора, l
d<span Pragmatica",«sans-serif»">r<span Pragmatica",«sans-serif»"><span Pragmatica",«sans-serif»">51
×<span Pragmatica",«sans-serif»">10-4 Гн<span Pragmatica",«sans-serif»">13. Взаимная индуктивность статора и ротора, Lm
<span Pragmatica",«sans-serif»">0.1045 Гн
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Системауравнений для идеализированного трехфазного короткозамкнутого АД в системекоординат, вращающейся с поизвольной скоростью
w<span Pragmatica",«sans-serif»">к<span Pragmatica",«sans-serif»"> с использованием системы относительных единицсогласно [ ], имеет вид:<span Pragmatica",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/493/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">где <img src="/cache/referats/493/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> — обобщенные векторы,соответственно, напряжения, тока, потокосцепления статора;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> <img src="/cache/referats/493/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> — обобщенные векторы,соответственно, тока и потокосцепления ротора;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> <img src="/cache/referats/493/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> — активныесопротивления, соответственно, статора и ротора;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Lm — взаимная индуктивность статора и ротора;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> <img src="/cache/referats/493/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> — индуктивностьрассеяния, соответственно, статора и ротора;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> <img src="/cache/referats/493/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> — соответственно,электромагнитный момент и момент сопротивления на валу АД;
<span Pragmatica",«sans-serif»"> H — момент инерции ротора АД;
<span Pragmatica",«sans-serif»">
w<span Pragmatica",«sans-serif»">- угловая скорость вращения ротора АД;<span Pragmatica",«sans-serif»"> p — символ дифференцирования по времени.
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Установившемусярежиму работы АД (все производные в фомуле равны нулю) системе соответствует T-образная схема замещения АД, изображенная на рисунке 1,где I
m<span Pragmatica",«sans-serif»"> — ток намагничивания АД; w<span Pragmatica",«sans-serif»">1<span Pragmatica",«sans-serif»">- частота питающей сети.<span Pragmatica",«sans-serif»"> Приматематическом описании АД принята система относительных единиц, базовыезначения которой определяются системой:
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"><img src="/cache/referats/493/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовый ток;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовое напряжение;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовая скорость;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовая частота;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовое время;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовый момент;
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовая индуктивность;
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовое потокосцепление;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовое сопротивление;
<span Pragmatica",«sans-serif»">- базовый момент инерции.
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Цельюдипломного проекта является разработка и исследование автоматической системырегулирования (АСР) асинхронного высоковольтного электропривода на базеавтономного инвертора тока с трехфазным однообмоточным двигателем с детальнойразработкой программы высокого уровня при различных законах управления.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> В ходеконкретизации из поставленной цели выделены следующие задачи.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Провестианализ известных законов управления применительно к высоковольтнымэлектроприводам и определять на основе анализа рациональные законы и способычастотного управления высоковольтного злектропривода для разрабатываемых АСР.
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Синтезироватьавтоматическую систему регулирования высоковольтного электропривода стрехфазным однообмоточным с учетом следующих требований, предъявляемым к АСРвысоковольтного электропривода.
<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">1.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Реализовыватьдля электроприводов, работающих с постоянным моментом сопротивления в частыхпуско-тормозных режимах управление по закону с постоянством потокосцепленияротора, обеспечивающему работу электропривода в интенсивных динамическихрежимах.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">2.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Иметьминимальное количество датчиков на валу и внутри машины.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">3.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Иметьминимальное количество датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническуюразвязку.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">4.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Реализовыватьуправление трехфазным двухобмоточным короткозамкнутым асинхронным двигателем.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:Pragmatica;mso-bidi-font-family: Pragmatica">5.<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">Обеспечиватьминимальную сложность технической реализации АСР.<span Pragmatica",«sans-serif»"> Исследоватьразработанные АСР в составе электропривода в динамических и статических режимахработы.
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»">1.3 Анализ существующихсредств автоматизации
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> Известныев настоящее время технические устройства для частотного управления асинхроннымэлектроприводом в полной мере не отвечают требованиям, предъявляемым к мощномувысоковольтному электроприводу и им присущи следующие недостатки:
·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">ограниченнаянизкоскоростными электроприводами область применения, необходимостьизготовления специальной машины или переделка серийной, применение специальныхустройств для механического сочленения валов, невозможность применения взапыленных и агрессивных средах, что обусловлено наличием датчиков на валу ивнутри машины;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">высокаясложность технической реализации, обусловленная наличием сложных техническихустройств: координатного преобразования, векторных фильтров, фазовращателей,функциональных преобразователей, блоков коррекции мгновенного значения частоты;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">наличие большогочисла датчиков, осуществляющих высоковольтную гальваническую развязку;·<span Times New Roman"">
<span Pragmatica",«sans-serif»">невысокаянадежность, что обусловлено наличием датчиков на валу и внутри машины, высокойсложностью технической реализации блоков АСР, датчиков, осуществляющих высоковольтнуюгальваническую развязку.<span Pragmatica",«sans-serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Pragmatica",«sans-serif»">1.4 Обоснование системы автоматического управления
<span Pragmatica",«sans-serif»">
<span Pragmatica",«sans-serif»"> При частотном управлении асинхроннымидвигателями наиболее часто используются следующие законы: поддержаниепостоянства потокосцепления статора (Y1=const), поддержаниепостоянства главного потока машины (Y0=const), поддержаниепостоянства потокосцепления ротора (Y2=const), и регулированиевеличины потокосцепления в зависимости от величины нагрузочного момента (Y1,Y0, Y2)=f(M)). </spa