Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный Университет водного транспорта»

Кафедра:	Электрооборудование и автоматика
Факультет:	ЗО и СПО
Дисциплина:	Судовые электроприводы

Курсовой проект

на тему:

"Расчет и анализ системы электропривода"

Вариант 14

Направление подготовки (специальность)

26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»

Выполнил:
студент		Фессель Н.Г.
группа		З-ЭТВ-171
подпись
дата		«____» ______ 2021 г.

Руководители: д.т.н., профессор			Палагушкин Б.В.
(должность)			(Фамилия И.О.)
к.т.н.,доцент	Оценка		Раздобреев М.М. хорошо
	Подпись
	Дата		«_23_» _12__2021 г.

---

Новосибирск	2021
	(год)

Содержание
Введение................................................................................................................. 3

1 Исходные данные............................................................................................... 4

2 Математическое описание элементов системы............................................... 7

2.1 Объект регулирования.................................................................................... 7

2.2 Генератор......................................................................................................... 11

2.3 Электронный усилитель................................................................................. 12

2.4 Тахогенератор................................................................................................ 12

2.5 Регулятор………………................................................................................ 12

2.6 Определение передаточной функции по управляющему и возмущающему воздействиям..……………………………………………………...13

3 Статический расчет........................................................................................... 14

3.1 Исходная система в разомкнутом состоянии............................................. 14

3.2 Исходная система в замкнутом состоянии................................................. 15

4 Анализ устойчивости исходной системы.........................................................16

5 Коррекция динамических свойств системы.................................................... 17

5.1 Расчет параметров корректирующего устройства.......................................17

5.2 Анализ устойчивости скорректированной системы....................................18

Заключение.............................................................................................................21

Список использованной литературы................................................................. 21

Контрольные вопросы………………................................................................. 22

Приложение А Параметры звеньев системы электропривода........................ 25

Введение

В общем развитии науки и техники нашего времени автоматизация охватывает буквально все области науки и техники. Облегчая труд человека, автоматизация в то же время в сотни раз повышает производительность труда, позволяет полнее удовлетворять потребности человека и человеческого общества в целом. Электрическим приводом называют электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины, которое в соответствии с требованиями технологического режима совершается механической частью системы. Автоматические системы могут быть разомкнутыми и замкнутыми. Рассматриваемая в работе система электропривода является статической замкнутой системой автоматического управления (САУ). В статической системе ошибка регулирования не равна нулю, однако статический расчет позволяет значительно уменьшить ее значение и, следовательно, обеспечить заданные требования к точности стабилизации в установившемся режиме. Задача курсового проекта – математическое описание процессов в элементах системы и расчет системы автоматической стабилизации, который обеспечивал бы требуемую точность и устойчивость процессов в системе благодаря включению корректирующего устройства.

---

1 Исходные данные

Исходными данными к контрольной работе являются:

- принципиальная схема системы ручного регулирования (СРР) угловой скорости вращения вала двигателя постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения (рисунок 1.1);

- параметры звеньев СРР (таблица 1.1);

- допустимая статическая ошибка стабилизации угловой скорости вращения вала ДПТ;

- принципиальная схема замкнутой системы автоматического регулирования (рисунок 1.2);

- параметры звеньев САУ, вводимых дополнительно.

U_д



Рисунок 1.1 - Принципиальная схема СРР
На рисунке 1.1 введены следующие обозначения:

U_пу - источник питания усилителя;

U_п - источник постоянного напряжения;

U_з - задающее напряжение системы ручного регулирования (СРР);

U_вд - напряжение возбуждения двигателя;

U_r - напряжение на обмотке возбуждения генератора;

U_д - напряжение на якоре ДПТ;

ω_д - угловая скорость вращения вала двигателя;

ω_r - угловая скорость вращения вала генератора;

У₁ - электронный усилитель;

ИП - измерительный прибор;

М_с - момент статической нагрузки;

Г - генератор;

Д - двигатель постоянного тока независимого возбуждения;

ПД - асинхронный трехфазный приводной двигатель генератора.

В приложении 1 приведены варианты исходных данных для выполнения индивидуального задания, причём номер варианта совпадает с номером студента в списке группы (подгруппы).

Таблица 1.1-Параметры системы ручного регулирования

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Значение
Электромеханическая постоянная времени	ТМ	С	0.50
Электромагнитная постоянная времени	ТЯ	С	0.015
Передаточный коэффициент двигателя (объекта регулирования)	K0	рад/вс	1.0
Постоянная времени генератора	Т1	С	0,30
Передаточный коэффициент генератора	К1	в/в	3.5
Передаточный коэффициент тахогенератора	КТГ	вс/рад	0.5
Передаточный коэффициент электронного усилителя	КЭУ	в/в	10
Передаточный коэффициент по возмущающему воздействию	Кf	рад/(с·Н·м)	0,4
Момент сопротивления на валу двигателя		Н·м	80
Допустимая статическая ошибка		рад/с	0.4
Номинальная угловая скорость двигателя		рад/с	200

---

Угловая скорость (ω_д) ДПТ изменяется с изменением нагрузки. При увеличении нагрузки ω_д уменьшается, а при уменьшении нагрузки ω_д увеличивается. Количественно эти изменения пропорциональны моменту сопротивления М_С^Н, прикладываемому к валу двигателя, и рассчитываются по формуле:

∆ω_д= К_f ^. М_С^Н=0,4 ^. 80= 32 рад/с,

где К_f - передаточный коэффициент ДПТ по возмущающему воздействию;

М_С^Н - момент сопротивления на валу двигателя (номинальное значение).

В соответствии с заданием допустимая статическая ошибка ∆ω_С⁰=0,8 рад/с. Поскольку выполняется неравенство ∆ω_д>∆ω_С⁰, можно сделать вывод, что СРР не обеспечивает требуемой точности стабилизации скорости ДПТ. Поэтому следует выполнить расчет САУ.

На рисунке 1.2 приведена принципиальная электрическая схема САУ.


Рисунок 1.2 - Принципиальная схема системы электропривода

В отличие от СРР в систему автоматического регулирования вводятся дополнительно следующие элементы, позволяющие системе отслеживать и регулировать угловую скорость ДПТ при изменении нагрузки:

- управляющее устройство на основе усилителя У₂;

- тахогенератор;

- потенциометр, предназначенный для регулирования задающего воздействия САУ (задающее напряжение U₃).
2 Математическое описание элементов системы

На основе принципиальной схемы можно построить функциональную схему САУ (рисунок 2.1).


Рисунок 2.1 - Функциональная схема САУ
На рисунке 2.1 введены следующие обозначения:

БЗ - блок задания;

Рег - регулирующее устройство;

У₁ - усилитель;

Г - генератор;

Д - двигатель постоянного тока независимого возбуждения;

ТГ - тахогенератор;

U₃ - задающее напряжение, В;
U_рег- напряжение на выходе регулирующего устройства (Рег), В;

U_в - напряжение на обмотке возбуждения генератора, В;

Е_г - ЭДС генератора, В;

Ω_д - угловая скорость вращения вала двигателя, рад/с;

U_ТГ- напряжение на выходе тахогенератора, В;

---

М_С - момент сопротивления на валу Д, .
2.1 Объект регулирования

Объектом регулирования (ОР) является двигатель (Д).

Рассмотрим электрическую часть системы(рисунок 2.2).

На рисунке 2.2 введены обозначения:

R_я – сопротивление якорной цепи, Ом;

L_я – индуктивность якорной цепи, Гн;

E_г – ЭДС генератора, В;

Е_д – ЭДС двигателя, В.

Сопротивление якорной цепи рассчитывается по формуле:

(2.1)

где R_г – сопротивление якорной обмотки генератора, Ом;

R_д – сопротивление якорной обмотки двигателя, Ом.



Рисунок 2.2 - Схема электрической части системы

Индуктивность якорной цепи, рассчитывается по формуле:



где – индуктивность якорной обмотки генератора, Гн;

– индуктивность якорной обмотки двигателя, Гн.

ЭДС электрической цепи рассчитывается по формуле:

(2.2)

Для электрической части системы (рисунок 2.2), можно записать:





(2.3)

где - электромагнитная постоянная времени объекта управления (ОУ), с.

Для механической части можно записать:

(2.4)

где J– момент инерции, , ;

М_д – момент двигателя, ;

Мс – момент статической нагрузки на валу, .
М = М_д - М_с (2.6)

С

---

Смотрите также файлы

• Протокол 1 от 11 11 20 11 г инструментальнорасчётной оценки защищённости.docx

• Проект по физкультуре Здоровый образ жизни.docx

• Литература Приказ мчс россии от 30. 03. 2011 153 Об утверждении Наставления по физической подготовке личного состава фпс гпс.docx

• Современные технологии обработки металлов.docx

• Дисциплина Теоретические и методические основы организации игровой деятельности детей раннего и дошкольного возраста Практическое занятие 7 Обучающийся Муравьёва Татьяна Юрьевна Преподаватель Ромашова Елена Владиславовна.docx