Электропривод следящего действия по системе тиристорный преобразователь - двигатель - Расчет системы рулевого электропривода электромеханического типа

Рулевой электропривод следящего действия характеризуется перекладкой руля на тот борт и на такой угол, который задается рукояткой поста управления системы электропривода руля.

До настоящего времени системы ТП - Д не нашли применения для привода рулевых устройств, главным образом из-за специфических требований, предъявляемых к ним и невыгодности промышленного производства их в мелкосерийном исполнении.

3. Расчет мощности и выбор исполнительного электродвигателя

Поскольку рабочая часть механических характеристик электродвигателя постоянного тока в системе с тиристорным преобразователем имеет высокую жесткость, расчет мощности исполнительного двигателя может производиться по следующей методике:

Номинальный момент, с учетом необходимости наличия избыточного момента при пуске электродвигателя в положениях пера руля, близких к бmax и возможного снижения напряжения сети на 10%

Где: 1,5 - кратность избыточного момента;

0,95 - коэффициент, учитывающий допуск по моменту.

Средняя угловая скорость электродвигателя с жесткой характеристикой, обеспечивающего перекладку руля с борта на борт в заданное время:

Где: - максимальный угол перекладки пера руля;

I - полное передаточное число рулевого устройства;

Т - время перекладки пера руля с борта на борт.

Номинальная угловая скорость двигателя:

Или

Об/мин

Номинальная мощность электродвигателя определяется по выражению:

Pн = Mнщн 10-3

Pн = 62.37137.4310-3=8.57 кВт

Параметры выбранного электродвигателя:

Тип - 4П132М4

Мощность - 10 кВт

Номинальный ток якоря - 18 А

Частота вращения - 1400 Об/мин

Момент инерции - 0,7 кг/м2

Сопротивление якоря и добавочных полюсов - 1,123 Ом

Сопротивление обмотки возбуждения - 256 Ом

Номинальный ток возбуждения - 1 А

Магнитный поток на полюсе - 7,9*10-4 Вб

Число пар полюсов - 4

Расчет элементов системы управления следящим приводом

При разработке системы управления необходимо учитывать то обстоятельство, что в следящих приводах изменение угловой скорости двигателя вызывается не только изменением нагрузки на его валу, но и изменением напряжения его якорной обмотки за счет изменения угла рассогласования между задающим органом и пером руля.

Для получения расчетных формул рассмотрим структурную схему приводов:

По структурной схеме получим выражение для отклонения пера руля

Передаточные функции всех пропорциональных звеньев структурной схемы могут быть представлены через передаточные коэффициенты этих звеньев. Исключение составит только интегрирующие звено, моделирующее рулевую машину.

Его передаточная функция для этого случая будет иметь вид:

Передаточный коэффициент рулевой машины:

Конструктивный коэффициент двигателя:

Где: 1,24 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при нагреве;

IH - номинальный ток якоря;

Rя - сопротивление цепи якоря двигателя;

?Н - номинальная угловая скорость двигателя.

Передаточный коэффициент двигателя по каналу управления:

Сопротивление якорной цепи системы преобразователь - двигатель:

RЯЦ = 1,24 2 rя

RЯЦ = 1,24 2 1,123 = 2,8 Ом

Передаточный коэффициент двигателя по каналу возмущения:

Величина коэффициента В:

Наклон нагрузочной диаграммы:

Расчетный коэффициент разомкнутой системы:

Выбор основных элементов схемы управления электроприводом и определение их статических параметров

Основными элементами, обеспечивающими функционирование электропривода рулевого устройства, кроме двигателя и рулевой машины, являются преобразователь и задающий орган, а для электроприводов следящего действия - еще и измеритель рассогласований.

Наиболее подходящим типом преобразователя следует считать реверсивный тиристорный преобразователь, при этом способ управления группами тиристоров в преобразователе значения не имеет.

Передаточный коэффициент тиристорного преобразователя:

В качестве измерителя рассогласований принимаем сельсинную пару, работающую в трансформаторном режиме. Выбираем в качестве сельсина

- датчика сельсин типа БД - 1404А с напряжением питания 110 В переменного тока и током обмотки возбуждения 0,45 А, а в качестве сельсина - приемника сельсин типа БС - 1404 с током обмотки возбуждения 0,45 А.

При угле рассогласования атах = 30 напряжение на одно катушечной обмотке сельсина - приемника:

Uc = Unsin amax

Uc =110 sin30=55B

Передаточный коэффициент измерителя рассогласований (сельсинной пары):

Передаточный коэффициент фазочувствительного выпрямителя:

Реальный передаточный коэффициент разомкнутой системы:

Реальный передаточный коэффициент разомкнутой системы больше расчетного.

Если выполняется условие крр ? крс, то спроектированная система обеспечивает заданную статическую точность регулирования и заданное время перекладки пера руля с борта на борт.

Для обеспечения заданного Регистром времени перекладки пера руля с борта на борт выберем комплектный тиристорный преобразователь серии ЭТП 1-2

Тип - ЭПУ 1-24ХМ

Uном - 380-440В

Тип преобразователя: БС323М

Uзал - 10В

Якорная цепь:

Iном - 25А

Uном - 460В

Возбуждение:

Iном - 5А

Uном - 220В

Расчет динамических свойств системы

Расчет динамических свойств предполагает определение устойчивости спроектированной системы и построение кривой переходного процесса при изменении задающего воздействия в режиме удержания судна на курсе:

Передаточная функция разомкнутой системы:

Где: Wu=ku - передаточная функция измерителя рассогласований;

WФЧВ = kФЧВ - передаточная функция ФЧВ;

Wn = kn - передаточная функция преобразователя;

WД - передаточная функция двигателя по каналу напряжения;

WР - передаточная функция рулевой машины.

По алгебраическому критерию Гурвица САР устойчива, если выполняется условие : электродвигатель рулевой защитный ремонт

Тм > Тм Тя kpp

Индуктивность якорной цепи двигателя:

Где: k - коэффициент, равный 0,55

Ря - число пар полюсов двигателя

Электромагнитная постоянная времени:

Электромеханическая постоянная времени:

Поставив полученные значения постоянных времени и коэффициента разомкнутой системы в условие устойчивости, получим:

1,17 > 0,02

Условие выполняется, следовательно, система устойчива.

схема следящей системы

Рис3.Структурная схема следящей системы

Где: М0 - момент постоянно действующий на валу двигателя;

Wu=Ku - передаточная функция измерителя рассогласований.

Похожие статьи




Электропривод следящего действия по системе тиристорный преобразователь - двигатель - Расчет системы рулевого электропривода электромеханического типа

Предыдущая | Следующая