Создание системы управления двухдвигательного электропривода шахтногоконвейера

Однодвигательный асинхронныйэлектропривод

2.1.1 Подсчет мощности асинхронногодвигателя.

Мощность двигателя для привода ленточного конвейера, имеющего разгрузку через концевой барабан, определяется по формуле:

P=K(2q0LcosbWворu+qLcosbWгр±qLsinbJ),кВт

,кВт

h 102 102 102

где К - учитывающий сопротивление на концевых барабанах коэффициент;

Wвор - сопротивления при работе конвейера на холостом ходу. Его можно будет найти, из связи с коэффициентом С , учитывающий массу ленты и опорных роликов:

C =2q0Wвор

102

Его ппреобразовав, получаем следующее:

Wвор

=102C .

2q0

где Wгр - при работе загруженного конвейера (при расчетах принимается, чтоWгр»0,005);

𝐿– конвейернаядлина,м; b- коныейерный угол наклона ,град;

h- КПД, передаточных механизмов привода;

q0 - вес 1-го метра ленты, кг⁄м;

q - вес груза, действующий на 1 м длины конвейера, кг⁄м;

q Q;

3.6J

Q - производительность конвейера.

Исходные данные конвейера представлены ниже:

L = 1 5 м;

b=30 рад ;

h=0,9;

K = 1,25;

C = 0,018;

d = 8 00мм;

q0 = 15кг / м;

Q = 6 3 т/ч;

J= 1.6м / с;

Тогда:

W =102 0, 018 =0.0612

вор

q =

2 15

3.6 1.6

=10.94

кг/м.

Таким образом полученная мощность составляет:

P =1.25 ( 2 15 15 0.154 0.0612 1.6 +2 10.94 15 0.154 0.05 ±10.94 15 0.99 1.6) = 33.32 Вт.

0.9 102 102 102

Согласно результату, мы выбирает двигатель модностью 37кВт.

Далее рассчитаем параметры схемы замещения АД согласно справочнымданным:

PH = 37кВт U H = 220B

cosj= 0.89

h= 91%

R' = 0.029 X ' = 0.094 R" = 0.021 X " = 0.012

' = 1.1

2.1.2 Структурная схема и математическая модель системыТПН-АД.

Исходя из целевой работы шахтного конвейера, где не требуется регулирование высокой точности скорость асинхронного двигателя в установившемся режиме его работы, выбирает асинхронный двигатель с тиристорным регулятором напряжения (ТРН). Функцинальная схема представлена на рисунке 2.1. Выбор ТРН обосновывается следующими достоинствами: высокий КПД, небольшая стоимость, простота обслуживания, высокая надежность, экономичное потребление электроэнергии, что особенно важно при его основном режиме работы (установившемся режиме).

На рисунке 2.2 представлена структурная схема замкнутой системы тиристорный преобразователь напряжения – асинхронный двигатель.

В соответствии со структурной схемой при ПИ регуляторе скорости регулировочная характеристика системы ТПН-АД определится как w=

Рисунок 2.1 – Функциональная схема асинхронного электропривода

UJ .c / Ko.e

. а механические характеристики электропривода для всего

диапазона изменения сигнала управления скоростью при токе статора должны иметь абсолютную жесткость. Однако реально за счет ограничения выходного напряжения ТРН на уровне номинального значения напряжения АД . А также

снижения коэффициента передачи ku

вплоть до нуля при малых нагрузках и

коэффициента k1 j ) в области нагрузок, близких критическому моменту АД, жесткость механических характеристик вблизи предельных характеристик будет заметно меньше.

Рисунок 2.2. Структурная схема ТРН-АД

Поскольку уменьшение скорости АД, связано с уменьшением напряжения на обмотках его статора. Допустимый по условиям нагрева двигателя момент M /J_olI при этом уменьшается в обратно пропорциональной зависимости от скольжения. То область применения замкнутых систем асинхронного электропривода с воздействием лишь на напряжение статора ограничена механизмами, у которых момент нагрузки при снижении скорости заметно уменьшается.

Структурная схема асинхронного двигателя состоит из интегрирующего

звена с передаточной функцией 𝑊(𝑝)= 1⁄𝐽𝑆с обратной связью 𝐾_𝑤, и

входного напряжения 𝑈_𝑝с коэффициентом передачи 𝐾_𝑢. Тиристорный преобразователь напряжения системы ТПН-АД представлен в структурной схеме инерциально-динамическим звеном с передаточной функцией:

Wp ( p) =K p / (Tp S +1)

где 𝐾_𝑝- передаточный коэффициент ТРН;

𝑇_𝑝- постоянная времени.

Регулятор скорости (РС) с передаточной функцией ПИ-регулятора:

Wрм

=Tos +1

Tos

Wрм

=Tos +1

Tos

Обратная связь по скорости представлена безинерциальным звеном с коэффициентом обратной связи К_ос.

Математическое описание структурной схемы системы ТПН-АД основано на передаточных функцияхсистемы

Математическое описание движения асинхронного двигателя составляется в соответствии с передаточной функцией в следующемвиде:

w=W(p)=1/JP M

(2.1)

где 𝜔- угловая частота вращения вала двигателя;

М - электромагнитный момент двигателя;

𝐽- момент инерции движения.

Запишем дифференциальное уравнение движения двигателя следующим образом:

или

Jdw=M dt

(2.2)

dw= 1 M dt bT

(2.3)

так как 𝐽 = 𝛽𝑇_𝑀(где 𝛽- жесткость механической характеристики двигателя; 𝑇_𝑀- электромеханическая постоянная времени).

Уравнение электромеханического момента М (2.3) следующий вид:

M =K U U1 -Kww-Mc

где 𝑈₁- напряжение с выхода ТПН;

𝑀_𝑐- статический момент асинхронного двигателя.

(2.4)

Ввиду того, что представленную функцию ТПН можно записать в виде:

U1 =

Kp U Tp S+1

(2.5)

И подставив выражение (2.5) в уравнение (2.4), получим при M=const:

M =Ku

Kp U Tp S+1

- Kw

w-Mc

(2.6)

Приведём это уравнение к следующему виду:

T dM +M =K K U

-K (T S +1)w-M

. (2.7)

p dt

u p pc

w p c

dM =Ku

Kp U

-K dw-Kww-1 M

- 1M

(2.8)

dt T

pc w

dt T T c T

p p p p

где 𝑈_𝑝𝑐- напряжение с выхода регулятора скорости.

Подставив в уравнение (2.2) производную по скорости уравнение (2.3), при 𝐾_𝜔 = 𝛽, получаем:

dM=

w-1 M

- ( 1 +1 ) M

(2.9)

Ku KpU -b

dt T

pc T T

c T T

p p p M p

Уравнение регулятора скорости, на основании передаточной функции регулятора и 𝑈_𝑧 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡:

Wpm

= Upc

Uz -Kww

=T1r+1

T2 r+1

(2.10)

запишем в следующем виде:

T dU p +U

=U-K T dw-Kw

(2.11)

2 dt

pc z oc 1 dt w

Подставляя в уравнение (2.11) вместо производной по скорости уравнение (2.3),получаем:

T2 bTM T2

Koc T1 -Koc

dU1 1 1

pc = U-

w- U

(2.12)

dt Tz 2

где 𝑇₁,𝑇₂ - постоянные времени динамического звена регулятора скорости.

Математическое описание замкнутой системы ТПН-АД на основе уравнений (2.3), (2.9) и (2.12)можно записать в следующемвиде:

dx1 =a x

dt 1 2

dx2 =a x -a x -a x -a M

dt 2 3 3 1 4 2 5 c

dx3 =a U -a x -a x -a x

dt 6 7 7 2 8 1 9 3

Здесь:

a1 =

bTM

a =KU K p

a3 =T

a =1 +1

TM TP

a =1

a6 =

a =

Koc T1

T2 bTM

a =Koc

a9 =

x1 =wx2 =M x3=Upc

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 945; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!