Функция двигателя


Основные функции двигателя Cummins ISL — Блог о двигателе Cummins

Основные функции двигателя Cummins ISL выполняет электронный модуль управления (ECM). Далее мы разберем некоторые из них.

В потоке впускного воздуха двигателя расположены нагревательные элементы, которые управляются функцией нагревателя впускного воздуха. В холодную погоду эти элементы нагревают впускной воздух при запуске двигателя. При использовании нагревателя улучшаются пусковые характеристики двигателя, а так же контроль за образованием белого дыма. На панели управления располагается лампа «WAIT TO START» (ожидайте запуска), которая подсказывает, когда следует запускать двигатель. В холодную погоду не следует запускать двигатель до выключения лампочки «WAIT TO START», для сокращения времени работы стартера. Чтобы определить, как долго необходимо держать включенным нагреватель впускного воздуха, модуль управления проверяет температуру впускного коллектора. В корпусе топливного фильтра расположен датчик наличия воды в топливе.Датчик подает сигнал в модуль ECM, как только скопится вода в нижней части корпуса фильтра. После этого на панели управления загорается лампочка «WATER IN FUEL», сигнализирующая о необходимости слива воды из топливного фильтра. Между насосом высокого давления и топливным баком расположен электрический подкачивающий насос, который так же управляется модулем ECM.

Для обеспечения заполнения топливных магистралей низкого давления, выключается подкачивающий насос на 30 секунд, при переводе выключателя в положение ON. Он не включится до тех пор, пока переключатель снова не будет переведен из положения OFF в положение ON с 30-секундной задержкой. За это время модуль ECM выключает и вновь включает питание.

Если включена блокировка педали акселератора и задействован внешний выключатель запрета работы акселератора, тогда, вне зависимости от положения акселератора, будет подаваться топливо. При этом двигатель будет работать с частотой вращения механизма отбора мощности или на низких холостых оборотах.

Функция защиты от перегрева двигателя блокирует канал передачи данных, акселератор и  реле управления фиксированной частотой вращения, при этом на короткое время сохраняется режим низких холостых оборотов после запуска двигателя или до достижения необходимого давления масла, что позволяет маслу поступить во все необходимые узлы двигателя, прежде чем частота вращения двигателя превысит уровень низких холостых оборотов.

 

Если датчики давления, температуры или уровня охлаждающей жидкости указывают на недопустимые параметры работы двигателя, то функция защитного отключения двигателя автоматически остановит двигатель. Если мигает сигнальная лампочка STOP, то через 30 секунд двигатель выключится.

На некоторых автобусах установлен выключатель защитной остановки двигателя (ENGINE PROTECTION SHUTDOWN OVERRIDE), нажав которую, во время мигания сигнальной лампы STOP, 30-секундный таймер остановки двигателя сбрасывается, позволяя двигателю проработать дополнительные 30 секунд до полной остановки. Таймер сбрасывается при каждом нажатии выключателя.

 

Датчик скорости транспортного средства (VSS) бывает следующих видов:

  • Магнитный —  самый распространенный. Устанавливается на коробке передач;
  • Световой — датчик, подключенный к каналу связи J1939;
  • Тахограф — в основном используется на двигателях, выпущенных для Европы;
  • Прочий — механический датчик.

Если датчик скорости отсутствует, то максимальная частота вращения двигателя устанавливается на максимально допустимом уровне, которое возможно, при работе без датчика скорости.

 

5 — Максимальная частота вращения двигателя, при отсутствии датчика скорости;6 — Максимальная частота вращения двигателя, при наличии датчика скорости.

Используя сигналы датчика температуры воздуха во впускном коллекторе и сигналы датчика охлаждающей жидкости, модуль ECM управляет вентилятором системы охлаждения.Для охлаждения вспомогательных устройств, на некоторых машинах подаются дополнительные сигналы на модуль ECM. Также на некоторых автомобилях устанавливается ручной выключатель вентилятора, что уменьшает нагрузку на двигатель со стороны вентилятора и поддерживает температуру в оптимальном диапазоне.

С учетом температуры охлаждающей жидкости, модуль управления двигателем изменяет частоту вращения вентилятора. Эта функция оптимизирует расход топлива и поддерживает температуру в оптимальном диапазоне, что уменьшает нагрузку на двигатель со стороны вентилятора.

 

Для повышения общего тормозного усилия, за счет увеличения паразитной нагрузки на двигатель, при срабатывании моторного тормоза, включается электропривод вентилятора.

blog.camsparts.ru

функция двигателя - это... Что такое функция двигателя?

 функция двигателя

Engineering: engine function

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • функция датчика защиты от столкновения
  • функция двойного предела

Смотреть что такое "функция двигателя" в других словарях:

  • параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… …   Энциклопедия «Авиация»

  • параметры рабочего процесса двигателя — Рис. 1. Влияние параметров рабочего процесса на удельную тягу. параметры рабочего процесса двигателя (от греч. parametrōn — отмеривающий, соразмеряющий) — совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего… …   Энциклопедия «Авиация»

  • помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… …   Энциклопедия «Авиация»

  • помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… …   Энциклопедия «Авиация»

  • помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… …   Энциклопедия «Авиация»

  • помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… …   Энциклопедия «Авиация»

  • Параметры рабочего процесса двигателя — (от греческого parametr(о)n отмеривающий, соразмеряющий) совокупность размерных и безразмерных величин, определяющих состояние рабочего тела в характерных сечениях газовоздушного тракта двигателя. С учётом кпд элементов, характеризующих… …   Энциклопедия техники

  • Вариационное исчисление —         математическая дисциплина, посвященная отысканию экстремальных (наибольших и наименьших) значений функционалов переменных величин, зависящих от выбора одной или нескольких функций. В. и. является естественным развитием той главы… …   Большая советская энциклопедия

  • ГОСТ Р 41.49-2003: Единообразные предписания, касающиеся сертификации двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном газе, и транспортных средств, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия, двигателями, работающими на природном газе, и двигателями с принудительным зажиганием, работающими на сжиженном нефтяном газе. В отношении выбросов вредных веществ — Терминология ГОСТ Р 41.49 2003: Единообразные предписания, касающиеся сертификации двигателей с воспламенением от сжатия и двигателей, работающих на природном газе, а также двигателей с принудительным зажиганием, работающих на сжиженном нефтяном… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • время — 3.3.4 время tE (time tE): время нагрева начальным пусковым переменным током IА обмотки ротора или статора от температуры, достигаемой в номинальном режиме работы, до допустимой температуры при максимальной температуре окружающей среды. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

universal_ru_en.academic.ru

4.5. Передаточная функция асинхронного двигателя

Передаточная функция асинхронного двигателя состоит из электромагнитной и механической части (двухмассовой системы электропривода, исходя из вышеописанной линеаризованной системы уравнений).

а) Электромагнитная часть описывается уравнением

.

Его передаточную функцию можно представить в виде

,

где - электромагнитная постоянная времени;

- коэффициент жесткость механической характеристики;

1/сек – скорость идеального холостого хода.

С учетом внутреннего сопротивления преобразователя частоты, которое будет равно сопротивлению транзистора Ом:

;

;

;

с;

.

Рисунок 4.7 - Структурная схема электромагнитной части АД

б) Механическая часть описывается уравнением

.

;

.

Рисунок 4.8 - Структурная схема механической части АД

4.6 Передаточная функция исполнительного механизма

;

.

,

где = 1 – коэффициент жесткости вала;

.

Берем .

Структурная схема исполнительного механизма изображена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 - Структурная схема исполнительного механизма

4.7 Передаточная функция фильтра

Процесс, происходящий в фильтре при протекании через него электрического тока описывается следующим уравнением:

. [7]

Выполнив преобразование по Лапласу получим:

,

где с

с.

Тогда передаточная функция примет вид:

.

- колебательное звено.

В силу малости произведения отнесем это слагаемое к малым и пренебрежем им. Тогда передаточная функция становится инерционным звеном:

.

Рисунок 4.10 - Передаточная функция фильтра

4.8 Структурная схема электропривода

Рисунок 4.11 - Структурная схема электропривода

H∙м;

H∙м.

4.9 Построение лачх и лфчх электропривода

Для дальнейшего анализа необходимо линеаризовать систему.

;;

.

представляет собой колебательное звено второго порядка.

;

;

.

представляет собой консервативное звено.

Найдем общую передаточную функцию ЭП.

где .

Вследствие малости постоянной времени колебательногозвена,этим звеномпренебрегаем. [8]

В результате, передаточная функция электропривода будет иметь вид:

.

По найденной передаточной функции построим ЛАЧХ и ЛФЧX системы.

Найдем частоты сопряжения.

1/c;

;

1/c;

;

дБ.

ЛАЧХ соответствует выражению:

.

Логарифмическая фазочастотная характеристика соответствует следующему выражению:

;

Подставляя значения в получившуюся функцию получим ряд значений. Результаты расчетов сведены в таблицу4.1.

Рисунок 4.12 - ЛАЧХ и ЛФЧХ электропривода

4.10 Определение показателей качества системы

ЛАЧХ разомкнутого контура дает достаточное представление о свойствах системы регулирования. [9]

Низкочастотная часть характеризует статическую и динамическую точность регулирования.

Среднечастотная часть определяет колебательность, быстродействие и перерегулирование.

Высокочастотный участок характеристики незначительно влияет на динамические показатели качества регулирования, сказываясь, в основном, на характеристики начального участка переходного процесса и перерегулирование.

Точность регулирования характеризуется уровнем и формой низкочастотной части ЛАЧХ. Низкочастотная часть в статическом контуре регулирования представляет собой горизонтальную прямую на уровне общего коэффициента усиления разомкнутой системы, который и характеризует статическую точность системы.

дБ;;.

studfiles.net

Расчет передаточной функции двигателя

Поиск Лекций

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

 

 

Кафедра Систем Управления и Информатики Группа

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к расчетной работе

 

 

по выбору двигателя для САУ
 

 

Автор расчетной работы Воробьёв В.С. (подпись)
(фамилия, и.о.)
Руководитель Сударчиков С. А. (подпись)
(фамилия, и.о.)
 

 

 

      г. Санкт-Петербург,   г.

 

Работа выполнена с оценкой  
 
Дата защиты “       г.
                 

 

Содержание

Введение................................................................................................................................... 3

1 Расчет номинальной мощности двигателя......................................................................... 3

2 Выбор двигателя................................................................................................................... 3

3 Расчет оптимального передаточного числа редуктора..................................................... 4

4 Выбор редуктора................................................................................................................... 4

5 Проверочные соотношения.................................................................................................. 5

6 Расчет передаточной функции двигателя.......................................................................... 5

7 Описание функциональной схемы электропривода переменного тока......................... 7

Заключение............................................................................................................................... 8

Литература................................................................................................................................ 9

Приложение А.......................................................................................................................... 10

Введение

Необходимо создать привод для САУ. Постановка задачи:

Выбрать двигатель переменного тока для САУ и разработать привод по исходным данным, указанным в Таблице 1:

Таблица 1 - Исходные данные

Мн, Н*м Jн, кг*м2 Ωm, рад/с εm, рад/с2
0.22 1.2 9.2 2.2

Соответственно:

· Мн – момент сопротивления нагрузки

· Jн – момент инерции нагрузки

· Ωm – максимальная скорость вращения нагрузки

· εm – максимальное ускорение нагрузки

Ωm=9.2 рад/с ≈ 88 об/мин

Расчёт номинальной мощности двигателя

Мощность двигателя равна:

- мощность, необходимая для вращения нагрузки

Таким образом,

Будем выбирать двигатель с запасом мощности не более 40%, то есть

 

Выбор двигателя

Для данного расчета возьмем Асинхронный трехфазный двигатель 56A-4, поставляемый фирмой ООО «Вокар» (Дубликат двигателя BONFIGLIOLI56A-4)

 

Таблица 2 – Характеристики двигателя

Выходная мощность, кВт 0.06
Номинальный крутящий момент Н*м 0.43
Номинальная скорость вращения, об/мин
Момент инерции двигателя, кг*м2 1.5*10-4
Масса, кг 3.5
Ø, мм
Длина, мм

 

Расчет оптимального передаточного числа редуктора

Рассчитаем оптимальное передаточное число редуктора

Выбор редуктора

Выберем редуктор Maxon Motor Koaxdrive KD32 (354722)

Таблица 3 – Характеристики редуктора

Передаточное число i
Число ступеней
КПД η, %
Максимальная входная скорость вращения, об/мин
Масса, кг 0.13
Ø, мм
Длина, мм 40.7
Момент инерции редуктора, кг*м2 0.65*10-7

 

Проверочные соотношения

Проверочное соотношение мощностей

Проверочное соотношение моментов

Проверочное соотношение скоростей вращения

В результате данных проверок можно сделать вывод, что мы выбрали подходящий по параметрам двигатель.

Расчет передаточной функции двигателя

Выведем передаточную функцию двигателя

Передаточная функция двигателя постоянного тока связывает между собой напряжение, подаваемое на двигатель, и скорость вращения вала двигателя, и при условии линеаризации рабочего участка механической характеристики двигателя с учетом влияния редуктора и нагрузки имеет вид:

Здесь - коэффициент передачи;

- электромеханическая постоянная времени.

- произведение коэффициентов передачи соединенных последовательно двигателя и редуктора:

 

 

 

 

Коэффициент передачи редуктора определяется как число, обратное его передаточному числу:

 

 

 

Электромеханическая постоянная времени определяется следующим образом:

 

 
 
7 Описание функциональной схемы электропривода переменного тока

 

Рисунок 1 – Функциональная схема электропривода переменного тока (ИЭ1 – промышленная сеть переменного тока 220В 50 Гц, ИЭ2 – промышленная сеть переменного тока 380В 50 Гц, БП 1 – блок питания, УУ – устройство управления двигателем постоянного тока, ДУ – электродвигатель постоянного тока , МПУ – механическое преобразовательное устройство ( редуктор ), ДУП – датчик угла поворота, ОУ – объект управления)

 

Объектная реализация элементов схемы указана в Приложении А.

Заключение.

Разработан привод, позволяющий реализовать необходимую нагрузку с параметрами, данными в техническом задании. Привод выполнен с использованием устройств, описания которых приведены в Приложении А. Двигатель переменного тока А56-4 с управляется УУ БМ(Д)5030 с характеристиками, приведенными ниже. Показания снимаются энкодером Sendix absolut F3668. Питания данной схемы реализуется посредством двух источников энергии: обычной промышленной сети 220 В переменного тока и промышленной сети 380 В переменного тока, необходимой для обеспечения работы трехфазного асинхронного двигателя. Частота обоих сетей 50 Гц.

 

Литература

1. Методические указания по выбору двигателя для систем автоматического управления / П.В. Николаев, Г.Д. Абатурова.– Л.: Ротапринт, ЛИТМО, 1987.-56с.

2. Теория электропривода / С.А. Ковчин, Ю.А. Сабинин.– СПб.: Энергоатомиздат, 2000. – 496с.

3.Правила оформления курсовых и квалификационных работ / В.И. Бойков, С.В. Быстров, А.С. Кремлев, К.А. Сергеев.- СПб, СПБГУ ИТМО, 2007. – 36с.

Ссылки на сайты производителей, которые использовались в работе:

4. http://aviton.spb.ru

5. http://www.chemz.ru

6. http://mirprivoda.ru

7. http://www.wocar.ru

8. http://www.bonfiglioli.com

9. http://www.servotechnica.ru

10. http://www.eskovostok.ru

Приложение А

1. Характеристики двигателя

Асинхронный трехфазный двигатель 56A-4, поставляемый фирмой ООО «Вокар» (Дубликат двигателя BONFIGLIOLI56A-4)

Рисунок 2 -Геометрические размеры двигателя

Таблица 4.1 – Дополнительные характеристики двигателя

Полное название двигатель электрический асинхронный трехфазный
Маркировка 56A-4
Кол-во полюсов
Мощность электродвигателя, кВт 0.06
Мощность электродвигателя, л.с. 0.09
Количество оборотов в минуту
Тип крепления малый фланец (B14)
Класс изоляции класс F (класс изоляции H на заказ)
Защищенность степень защиты электродвигателя IP55
Типовой режим работы режим работы S1

 

Таблица 4.2 – Дополнительные характеристики двигателя

 

Параметр Значение Пояснения
Номинальный крутящий момент (Cn), н*м 0.43 Номинальный крутящий момент электродвигателя зависит от мощности и скорости. Вычисляется как произведения усилия на радиус вала.
Отношение стартового крутящего момента (Cs) к номинальному 2.8 Стартовый крутящий момент - это момент, который должен развить двигатель, чтобы сдвинуться с мертвой точки и развить установленную мощность
Отношение максимального крутящего момента (Cmax) к номинальному крутящему моменту двигателя 2.8 Максимальный момент, развиваемый двигателем определенной номинальной мощности при определенной скорости. Максимальный крутящий момент представляет также величину момента сопротивления, при котором двигатель останавливается.
Номинальный ток In, А 0.23 Ток, потребляемый двигателем при приложении номинального напряжения для достижения номинальной мощности. Для другого приложенного напряжения потребляемый ток вычисляется пропорционально этому напряжению.
Отношение стартового тока двигателя Is к номинальному 2.8  
Шум, дБ  
Масса электродвигателя, кг 3.5  

 

2. Характеристики редуктора

 

Редуктор Maxon Motor Koaxdrive KD32 (354722)

Рисунок 3 – Геометрические размеры и характеристики редуктора

 

3. Характеристики БП

 

Блок питания DC 10…30В

 

4. Характеристики энкодера (ДУП)

 

Энкодер Sendix absolut F3668 (с цельным валом), F3688 (с полым валом)

Общая информация:

Цельный/Полый вал Ø: Ø 6/ 1/4" / 8 / 10 мм

Диаметр корпуса: Ø 36x42

Максимальная частота вращения: 12 000 об/мин

Рабочая температура: -30oC ... +85oC

Степень защиты: IP 67

Тип соединения: Кабель

Максимальное разрешение:16 Бит

Интерфейс: CANopen

Напряжение питания DC:10...30 В

 

 

5. Характеристики устройства управления

 

Блок управления трехфазным асинхронным двигателем БМ(Д)5030 с техническими характеристиками:

 

Таблица 5 – Характеристики УУ

 

Тип двигателя Мощность, кВт Ном. ток,А напр. питания по главной цепи напр. питания по цепи управления Высота, мм Ширина, мм Ток регул.
нереверс. до 3 0.5 ~380 В 50Гц ~220В 50Гц 0.2-0.63

 

poisk-ru.ru

Расчет системы автоматического регулирования скорости вращения вала двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, страница 2

Исполнительный двигатель (ИД) не выбирают. Он применяется в схеме АСР, как правило, в комплекте с редуктором.

2  Структурная схема системы. Передаточные функции отдельных элементов схемы и всей системы в целом

Структурная схема системы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 Структурная схема системы автоматического регулирования скорости вращения вала двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Параметры ИД и редуктора определяют из условия устойчивости АСР.

2.1 Передаточная функция двигателя и ее расчет

Передаточная функция двигателя имеет вид:

.

Определим для двигателя типа МИ-32 параметры передаточной функции при номинальном потоке возбуждения. Принимаем  приведенный момент инерции нагрузки Iп равным моменту инерции якоря двигателя Iд.

Для численного выражения момента инерции I в единицах СИ через маховый момент GD2  кГ×м2 воспользуемся соотношением:

.                                                        (1)

Для расчета воспользуемся данными приведенными в таблице 1.

Найдем значение Iном, и Iд:

,

.

Определяем постоянные для двигателя:

.

Здесь a=1,2 – коэффициент, учитывающий перегрев обмотки по сравнению с 15 °С.

.

Вычислить индуктивность якоря Lя сложно, поэтому на практике ее определяют экспериментально. Приближенно величину Lя ищем по формуле 2.

                                           ,                                            (2)

принимаем b=0,4 и подставляем остальные числовые значения в формулу 2:

.

Момент инерции на валу двигателя:

I=2×Iд=2×0,01325=0,0265 кГ×м2.

Подставив   численные значения найденных параметров в коэффициенты передаточной функции двигателя, получим:

,

,

.

Передаточная функция двигателя с рассчитанными коэффициентами имеет вид:

.

2.2 Передаточная функция генератора и ее расчет

Передаточная функция генератора имеет вид:

 

Для расчета воспользуемся данными приведенными в таблице 2.

Нагрузку считаем активной, индуктивностью обмотки якоря пренебрегаем. Начальный поток возбуждения полагаем номинальным, внутреннее сопротивление источника возбуждения не учитываем. Найдем конструктивную постоянную, учитывая, что N=2×wя=2×576=1152 и rяц= rя+rд.п.+ rст=1,56+0,34=1,9:

,

откуда Сг=С×nном=19,2×1450=27840.

Номинальный поток возбуждения рассчитываем по формуле:

.

Здесь a=1,2 – коэффициент, учитывающий перегрев обмотки по сравнению с 15 °С.

Определяем номинальный ток возбуждения и м.д.с. на полюс:

,

Fном=а×wв1ном=Iвном×wв1=0,4078×2400=978,72 А.

По найденным значениям Фвноми Fном получаем масштабные коэффициенты по осям универсальной кривой намагничивания:

               mФ=0,00484;                                       mF=978,72.

 По кривой намагничивания при Фв=Фвном находим

 

Принимая sг=1,2 – коэффициент, учитывающий рассеяние магнитного потока генератора, определим индуктивность цепи возбуждения Lв:

Lв=2×р×sг×СГ1×w2в1=2×1,2×1,978×10-6×24002=27,344 Гн.

Затем находим постоянную времени генератора:

Коэффициент передачи генератора:

Передаточная функция генератора с рассчитанными коэффициентами имеет вид:

.

С учетом нагрузки передаточная функция генератора равна:

 ,

где

Передаточная функция генератора примет вид:

 .

2.3 Передаточная функция тахогенератора и ее расчет

Передаточная функция тахогенератора имеет вид:

 .

Для расчета воспользуемся данными приведенными в таблице 3 и получим:

.

2.4 Передаточная функция системы и ее расчет

Генератор включен с двигателем последовательно. Передаточная функция генератора с двигателем имеет вид:

,

где  - суммарная постоянная времени цепи якоря генератора и двигателя, с;

         - электромеханическая постоянная времени двигателя при работе от генератора, с.

Приближенно величину LЯГможно рассчитать по формуле 2, приняв для генератора с компенсационной (стабилизирующей) обмоткой b=0,4.

,

,

Передаточная функция генератора с двигателем имеет вид:

 .

Согласно структурной схемы системы тахогенератор и исполнительный двигатель соединены с двигателем последовательно, значит передаточная функция системы примет вид:

3 Анализ устойчивости АСР

Передаточная функция разомкнутой системы:

                             (3)

vunivere.ru

Анализ качества в исходной системе с пропорциональным регулятором скорости. Оптимизация контура регулирования скорости двигателя по модульному оптимуму

1 Анализ качества в исходной системе

с пропорциональным регулятором скорости.

1.1Структурная схема системы.

     По принципиальной схеме системы управления автоматизированным электроприводом,   можно составить структурные схемы системы. Принципиальная и структурные схемы представлены в Приложении В на рисунках В.1 и В.2.1, В.2.2 соответственно.

           - Передаточная функция регулятора, где

 - Передаточная функция преобразователя, где   

    - Передаточная функция генератора

   - Передаточная функция двигателя

 - Передаточная функция датчика скорости, где

1.2Расчёт коэффициентов передачи и постоянных времени.

1.2.1 Параметры передаточной функции ГПТ.

    Постоянная времени обмотки возбуждения генератора:

                                                                                                          (2.1.1.1)        где  - индуктивностьобмотки возбуждения генератора, Гн.

       -сопротивлениеобмотки возбуждения генератора, приведенное к 20 С, Ом.                                                                                                                                                                 (1.2.1.2)

     где - сопротивлениеобмотки возбуждения генератора,

                                                                                                  (1.2.1.3)

     где

                                                                                  (1.2.1.4)

                                                          (1.2.1.5)

В выражениях (1.2.1.3) и (1.2.1.4) для генератора:

     - число пар полюсов;

     - число витков на полюс  обмотки возбуждения;

     - число параллельных ветвей обмотки возбуждения;

    = 1.2 - коэффициент рассеяния номинального магнитного потока;

    , - приращения магнитного потока и намагничивающей силы соответственно;

     - номинальный магнитный поток, Вб;

     - номинальная намагничивающая сила, А.        

     Приращения ,берутся из кривой намагничивания генератора, приведенной в приложении Б на рисунке Б.1.

     Номинальный магнитный поток генератора определяется по формуле:

                                                                                                             (1.2.1.6)

     Где                                                   (1.2.1.7)

                                                                                                           (1.2.1.8)

                                                                                                       (1.2.1.9)                

     В выражениях (1.2.1.6), (1.2.1.7), (1.2.1.8), (1.2.1.9) для генератора:

     - число пар полюсов;

     - число параллельных ветвей обмотки якоря;

     - номинальная скорость вращения;

      - число активных стержней обмотки якоря;

      = 2В - падение напряжения в щётках;

     ,- сопротивления обмотки якоря, компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов соответственно, при температуре 20ºС;

      - номинальный ток;

      - номинальное напряжение;

      - номинальная ЭДС.

;

;

;

;

По кривой намагничивания генератора, приведенной в приложении Б на рисунке Б.1 с учётом  определяют .

;

;

;

;

;

Таким образом,   ;

     Коэффициент передачи генератора определяется по формуле:

                                                                                                   (1.2.1.10)                                              

     где                                                                           (1.2.1.11)

                                                                                    (1.2.1.12)

Значит,- передаточная функция генератора, где ,

1.2.2 Параметры передаточной функции ДПТ.

     Эквивалентная электромагнитная Те и электромеханическая постоянные времени определяются по формулам:

                                                                                                  (1.2.2.1)

                                                                                                                                                                                            (1.2.2.2)

     где                      ;                                                                                                                             (1.2.2.3)

                     (1.2.2.4)

 В выражениях (1.2.2.3) и (1.2.2.4):

     ,  - индуктивность якоря генератора и двигателя соответственно;

     ,  - число пар полюсов генератора и двигателя соответственно;

     ,  - номинальное напряжение генератора и двигателя соответственно;

     ,  - номинальный ток  генератора и двигателя соответственно;

     , - номинальная угловая частота вращения генератора и двигателя   

     соответственно;

      - сопротивление щёток генератора;

      -  сопротивление щёток двигателя;

;

;

;

;

 ;

                                                                                                                          

Таким образом,  ;

                                                                                  (1.2.2.5)

     Где                                          (1.2.2.6)

;

     Тогда,   

     Коэффициент передачи двигателя определяется по формуле:

                                                                                                      (1.2.2.7)

     Значит, - передаточная функция двигателя, где                                                              ,  ,.

1.3 Передаточные функции и дифференциальные уравнения системы.

1.3.1 Передаточная функция и дифференциальное уравнение замкнутой системы по управляющему воздействию.

Структурная схема замкнутой системы по управляющему воздействию представлена в Приложении В. Рисунок В.2

 при

     Дифференциальное уравнение имеет вид:

vunivere.ru

Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 2

          Запишем уравнение якорной цепи

,

(18)

и решим его относительно ТЭ:

.

(19)

          Выражение (19) позволяет определить ТЭ при произвольном входном сигнале, рассматривая двигатель как нестационарное звено.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. На основании исходных данных рассчитать передаточную функцию двигателя, которая для виртуального эксперимента будет выражать фактические параметры двигателя.

3. Определить коэффициент усиления двигателя в приращениях.

4. Определить механическую постоянную времени двигателя, используя виртуальные модели с подсистемами, заданными в виде передаточной функции и структурной схемы. Сравнить результаты и сделать выводы.

5. Определить электромагнитную постоянную времени двигателя, используя виртуальные модели для заторможенного и вращающегося двигателя. Сравнить результаты и сделать выводы.

6. Составить отчет по работе.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Исходные данные. Исследуется ДПТ марки МИ-11 со следующими характеристиками: мощность на валу Рном, 0,12кВт; частота вращения nном, 3000 об/мин; напряжение питания Uном, 60В; ток якоря IЯ, 2,86 А; сопротивление обмотки якоря RЯ, 0,46Ом; момент номинальный Мном, 0,39 Н·м; момент инерции Jд·104, 15,3 кг·м2 .

1. Рассчитаем передаточную функцию двигателя постоянного тока, приняв за выходную величину угловую скорость ω

.

(20)

С использование выражений (1) и (2) имеем

, .

С использование (3) и (4) определим постоянные времени

, .

Тогда передаточная функция

.

Чтобы методика определения коэффициентов двигателя приближалась к эксперименту в производственных условиях, зададим исследуемый объект в виде подсистемы («черного ящика») (рис.1).

Рис.1. Подсистема двигателя с рассчитанной передаточной функцией

Таким образом, будем считать, что исследуемый объект при виртуальном эксперименте задан рассчитанной передаточной функцией.

2. Определим коэффициент усиления двигателя в приращениях, используя схему, представленную на рис.2.

Входным сигналом Step выводим звено на рабочую точку, а затем в установившемся режиме задаем входному сигналу приращение Step1. Согласно осциллограммам рис.3 рассчитаем коэффициент усиления:

.

Рис.2. Схема устройства для определения параметров ДПТ

Рис.3. Осциллограммы входного и выходного сигналов

Для более точного определения искомых значений воспользуемся кнопкой Zoom в окне Scope (рис.4).

Рис.4. Увеличенная осциллограмма

3. Определим механическую постоянную времени двигателя, используя для этого виртуальную модель (рис.5). То есть эта модель, позволяющая определить коэффициент дифференциального уравнения при первой производной при известном коэффициенте усиления. Для построения модели использована формула (15). С помощью интегратора определяется площадь, а блок Divide осуществляет деление выходного сигнала интегратора на коэффициент усиления. На вход двигателя подается постоянное напряжение 60 В. Коэффициент усиления Gain равен коэффициенту передачи двигателя, а произведение входного напряжения на коэффициент передачи двигателя определяет обороты в установившемся режиме, которое подается на сумматор и в блок Divide.

Рис.5. Виртуальная модель для определения механической постоянной времени с подсистемой в виде передаточной функцией

          Определим механическую постоянную времени в случае, когда двигатель задан структурной схемой рис.6.

Рис.6. Структурная схема двигателя постоянного тока

          Виртуальное устройство для измерения постоянной времени аналогично рис.5 и задавая Subsystem2 структурной схемой (рис.6) получим результат, представленный на рис.7. Как видно, значения механической постоянной времени практически идентичны.

vunivere.ru


Смотрите также