33

Содержание

Введение

1 Принципиальная электрическая схема и описание ее работы

1.1 Основные блоки схемы

2 Функциональная схема САУ и ее особенности

3 Структурная схема САУ

4 Передаточная и комплексно-частотная функцияСАУ

4.1 Магнитный усилитель и его передаточная и частотная характеристики

4.2 Станция управления инверторами и его передаточная и комплексно –

частотная функция

4.3 Задающий блок

4.4 Тахогенератор и его передаточная и комплексно – частотная функции

4.5 Асинхронный двигатель и его передаточная и комплексно –

частотная функции

4. 6 Режущая и подающая части угледобывающего комбайна

4.7 Передаточная и комплексно – частотная функции исполнительного органа

4.8 Передаточная и комплексно – частотная функция механизма

перемещения с редуктором

4.9 Передаточная и комплексно – частотная функция системы

5 Анализ устойчивости и определение граничного коэффициента усиления

5.1 Исследование САУпо критерий Гурвица

5.2 Исследование САУ по критерию Михайлова

5.3 Исследование устойчивости с помощью критерия D-разбиения

5.4 Определение статической номинальной и максимальной ошибок системы

6 Построение переходного процесса САУ

7 Синтез последовательного корректирующего устройства

Заключение

Перечень ссылок Приложение а

ВВЕДЕНИЕ

Увеличение объема промышленного производства, повышение производительности и улучшение условий труда при постоянном росте уровня техники безопасности являются одними из важнейших задач, решение которых без широкой автоматизации производства невозможно. В основе расчета и функционирования автоматических систем лежит теория автоматического управления.

Управление охватывает большой круг задач. Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из ряда возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с заданным алгоритмом без непосредственного участия человека.

Объектами управления могут быть машины, механизмы, комплексы, добычные и подготовительные участки, передвижные и стационарные установки, конвейерные линии, коллективы людей, производственные предприятия.

В зависимости от объектов и задач управления системы управления могут быть различными от самых простых систем автоматического регулирования (САР), поддерживающие неизменной какую-либо величину, до сложных, содержащих десятки вычислительных машин и решающих задачи оптимального управления множеством объектов.

Одним из направлений технического процесса в угольной промышленности является широкое внедрение систем и средств автоматизации очистного оборудования и в первую очередь, очистных комбайнов.

Автоматизация режимов работы очистных комбайнов обеспечивает повышение их производительности благодаря более полному использованию энергетических возможностей электропривода и уменьшенную вероятности «опрокидывания» электродвигателей, повышение долговечности из-за снижения перегрузок электродвигателя и механической части и их аварийности; улучшает условия и повышает безопасность труда, так как позволяет обслуживающему персоналу выполнять основные операции, находясь в закрепленном пространстве на свежей струе, что входит в задачи и цель данной курсовой работы.

1 Принципиальная электрическая схема и описание её работы

Принципиальная электрическая схема представлена на рисунке 1.1 и является системой регулирования угловой скорости асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором со статическим тиристорным преобразователем частоты в цепи статора.

Схема регулирования включает: магнитный усилитель с глубокой отрицательной обратной связью и обмоткой смещения системы управления инвертором, блока питания, АД с короткозамкнутым ротором, подающей части с редуктором, цепями обратной связью с трансформаторами тока и тахогенератора с выпрямительными мостами, задающим потенциометром.

1. 1 Основные блоки схемы

Магнитный усилитель (МУ) предназначен для поддержания постоянства соотношения между нагрузкой двигателя и скоростью подачи комбайна и усиления сигнала на входе станции управления инвертора (СУИ).

Станция управления инверторами предназначена для преобразования постоянного тока в трехфазное напряжение регулируемой частоты.

Блок питания предназначен для преобразования переменного тока с частотой 50 Гц в постоянный ток и регулирования выпрямленного напряжения. Он состоит из управляемого вентиля и станции управления вентилями (СУВ).

Рисунок 1.1- Схема электрическая принципиальная

Двигатель (Д) предназначен для воздействия на исполнительный орган и механизм подачи. В свою очередь, механизм подачи (МП) с редуктором (Р) предназначены для передачи угловой скорости ротора асинхронного двигателя к приводной звездочке комбайна. Исполнительный орган (ИО) предназначен для разрушения угольного массива. Режущая часть (РЧ) предназначена для передачи электродвижущего момента от двигателя к исполнительному органу для преодоления сил резания.

Датчик нагрузки ( ДН ) предназначен для преобразования тока нагрузки двигателя в пропорциональное напряжение постоянного тока. Датчик скорости ( ДС ) предназначен для преобразования скорости перемещения комбайна в напряжение постоянного тока. Взаимодействие блоков схемы и принцип действия системы состоит в следующем: регулирование угловой скорости асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором осуществлено на базе схемы со статическим преобразователем частоты в цепи статора, выполненном на базе полупроводниковых элементов (тиристорных). Применение такой схемы позволяет повысить КПД установки, уменьшить ее габариты, а также увеличить быстродействие. При изменении частоты изменяется не только синхронная угловая скорость двигателя, но и его критический момент и критическое скольжение. Если пренебречь активным сопротивлением статора двигателя, формулы:

примут вид :

где f₁ – частота тока питающей сети;

m – число фаз;

ω₀ – угловая скорость магнитного поля статора:

ω ₀=2πf₁/P;

где Р – число пар полюсов двигателя;

U_ф – вектор фазного напряжения сети;

R₁, R₂, , Х₁, – активные и индуктивные сопротивления однофазной схемы замещения асинхронного двигателя.

Таким образом, с изменением частоты тока сети f₁ можно изменить перегрузочную способность двигателя. Cохранение постоянной перегрузочной способности двигателя осуществлено одновременным изменением величины подводимого напряжения и частоты тока по закону:

U/f₁=const . (1.1)

Вспомогательным звеном в поддержании постоянства соотношения (1.1) является магнитный усилитель, выход которого подан на вход станции управления инвертором. Величина тока нагрузки МУ определяется соотношением мощности, потребляемой асинхронным двигателем Р, и скорости подачи комбайна V_п. Изменение мощности отрабатывается цепью обратной связью МУ, а скорость подачи – цепью сравнения с управляющей обмотки w_у магнитного усилителя. Это соотношение предписывается по закону Р/V_п = min – минимальных затрат электроэнергии путем регулирования потенциометра П и резисторов Rз, R4 в цепи обмотки управления и обратной связи МУ.

Измерителями нагрузки и скорости подачи являются соответственно трансформаторы тока ТТ1 и ТТ2 и тахогенераторный датчик ТГ.

Работа схемы (рис.1.1) состоит в следующем. При изменении нагрузки на исполнительном органе меняется момент статический на валу режущей части и асинхронного двигателя, а следовательно, напряжение на резисторах Rз и R4; пропорциональное току нагрузки двигателя, измеряемое ТТ1 и ТТ2 . Это значение напряжения, прикладываемое к обмотке обратной связи МУ, подмагничивая сердечники и индуктивное сопротивление рабочих обмоток Wр₁ уменьшается. Сигнал на входе СУИ изменяется, что приводит к изменению частоты тока, питающей двигатель сети. Преобразование питающего двигатель напряжения обеспечивает управляемый выпрямитель УВ.

Система СУИ производит преобразование постоянного тока в трехфазное напряжение регулируемой частоты, осуществляется переключением тиристоров в плечах моста с заданной частотой и в определенной последовательности. Неотъемлемой частью тиристорных инверторов являются устройства принудительной коммутации, предназначенные для запирания тиристоров. Роль последних выполняют коммутирующие конденсаторы С₁ - С₆. Диоды Д₁ - Д₆ защищают коммутирующие конденсаторы от нагрева, что позволяет уменьшить их емкость и устранить их влияние на напряжение нагрузки. Диоды Д₇ – Д₁₂ пропускают реактивно отстающий ток нагрузки в те моменты времени, когда знаки тока и момента не совпадают. При этом за счет самоиндукции или ЭДС обмотки статора соответствующий диод этого моста открывается и спадающим током нагрузки производит перезаряд конденсатора С₀. Дроссели L₁ и L₂ ограничивают ток разряда конденсаторов С₁ - С ₆. С изменением частоты f₁ и напряжения U_ф изменяется угловая скорость ротора двигателя ω_д. Напряжение на выходе тахогенератора, преобразованное в напряжение постоянного тока ( мост В₁ и емкость С₂ ), пропорционально ω_д, включено встречно с задаваемым U_З. Разность рассогласования :

Е = U_ТГ - U_З

воздействует на обмотку управления W_y магнитного усилителя. В результате изменяется индуктивное сопротивление рабочих обмоток и происходит корректировка по скорости подачи. Последняя устанавливается в соответствии с моментом сопротивления М_с и соблюдением соотношения

Р / V_п = min

и заданных значений на потенциометре П и резисторах R₃, R₄.

Таким образом, частотное регулирование электропривода комбайна позволяет повысить его эксплуатационную производительность, обеспечить плавность и оптимальные зоны управления.