Dziś jest niedziela, 8 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.85 -0.17% 1EUR 4.2721 -0.13% 1GBP 5.0527 -0.24%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu - Kielce - Relacja
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
2 maj 2005.

Układy regulacji napędów z silnikami obcowzbudnymi prądu stałego w programie Matlab cz. 1

W artykule przedstawiono dobór i badania układów regulacji napędów z silnikami obcowzbudnym prądu stałego zasilanych z prostowników tyrystorowych. Obliczenia nastaw układu regulacji zostały zrealizowane w Matlabie. Modele poszczególnych elementów napędu zostały utworzone w Simulinku. W tworzeniu wspomnianych modeli wykorzystano maskowane podsystemy. Przeprowadzono również badania przy wykorzystaniu modeli udostępnianych przez blockset SimPowerSystem. Przedstawiono metodykę doboru nastaw układu regulacji, korzystając z opisu transmitancyjnego poszczególnych elementów napędu. Do doboru parametrów regulatorów PI wykorzystano kryteria Kesslera.

1. Silnik obcowzbudny zasilany z prostownika tyrystorowego jako obiekt regulacji.

Obecnie silniki obcowzbudne najczęściej zasilane są z prostowników tyrystorowych. Umożliwiają one płynną zmianę napięcia twornika silnika i tym samym optymalną regulację prędkości silnika. Zależność na prędkość w silnika prądu stałego dla przewodzenia ciągłego przy pominięciu spadku na tyrystorach:

gdzie: j - strumień wzbudzenia silnika, M - moment elektromagnetyczny silnika, k - stała silnika, Rz - zastępcza rezystancja obwodu prądu wyprostowanego, Ud0 - wartość średnia napięcia wyprostowanego dla kata a=0, a - kąt opóźnienia włączenia tyrystorów.

Prostownik tyrystorowy wraz z układem wyzwalania tyrystorów i sterownikiem stanowi wzmacniacz, w którym wielkością wejściową jest napięcie sterujące Us a wyjściową napięcie wyprostowane Ud. Wybór zależności kąta a od napięcia sterującego Us determinuje wzmocnienie układu równe:

Najczęściej spotyka się zależność liniową lub arcuscosnusoidalną. W przypadku funkcji liniowej prostownik wraz z dodatkowymi układami stanowi wzmacniacz nieliniowy o współczynniku wzmocnienia opisanym zależnością:

natomiast dla funkcji arcuscosnusoidalnej wzmocnienie jest stałe, niezależne od punktu pracy prostownika:

W opisie prostownika jako członu układu regulacji należy wziąć pod uwagę fakt, że zmiana napięcia sterującego Us nie powoduje natychmiastowej zmiany napięcia wyprostowanego Ud. Wynika to z faktu, że zmiana kąta a może wystąpić dopiero przy kolejnej komutacji. Ponieważ czas opóźnienia może się zmieniać od tmin=0 do czasu trwania jednego pulsu tmax=T/q (gdzie T jest okresem napięcia zasilania prostownik a q liczbą pulsów) przyjmuje się średnią statystyczną czasu martwego równą:

Z uwagi na to, że czas opóźnienia prostownika tyrystorowego jest mały w porównaniu do innych stałych czasowych, zastępuje się człon z czasem martwym członem inercyjnym pierwszego rzędu. Zatem transmitancję operatorową prostownika tyrystorowego wraz z układem sterowania i wyzwalania można przedstawić w następującej postaci:

Podczas analizy napędu z silnikiem obcowzbudnym prądu stałego założono stałą wartość rezystancji i indukcyjności uzwojeń silnika oraz momentu bezwładności. Założono również, że silnik pracuje przy stałym strumieniu wzbudzenia równym znamionowemu j=jN. Równania opisujące napęd w stanach nieustalonych mają postać:

gdzie: La - indukcyjność twornika silnika, E - siła elektromotoryczna indukowana w tworniku silnika, J - moment bezwładności układu napędowego sprowadzony na wał silnika, Mm - moment obciążenia.

Przyjmując zerowe warunki początkowe i stosując transformatę Laplace'a po uproszczeniach otrzymujemy:

gdzie:

,

to stałe czasowe odpowiednio: elektromechaniczna i elektromagnetyczna.

Na podstawie powyższych równań oraz transmitancji prostownika można utworzyć schemat blokowy silnika obcowzbudnego zasilanego z prostownika tyrystorowego. Rys. 1 przedstawia wyżej wymieniony schemat utworzony w programie Matlab a konkretnie w pakiecie Simulink.

Rys. 1. Schemat blokowy silnika obcowzbudnego zasilanego z prostownika tyrystorowego w Simulinku

2. Automatyczna regulacja napędów z silnikami obcowzbudnego.

W większości układów regulacji napędów elektrycznych stosowana jest korekcja szeregowa. Układy regulacji napędów z silnikiem obcowzbudnym zawierają najczęściej dwa obwody regulacji: prądu wirnika i prędkości obrotowej. Wyróżnić można układy z szeregowym oraz równoległym połączeniem regulatorów. Na rys.2 został przedstawiony układ regulacji napędu z korekcja szeregową i szeregowym połączeniem regulatorów. Zawiera on dwa obwody regulacji. Zewnętrznym jest obwód regulacji prędkości z regulatorem prędkości Rw a wewnętrznym obwód regulacji prądu z regulatorem prądu Ri. W regulatorze prędkości porównywana jest wartość zadana Uwz z wartością rzeczywistą Uw. Sygnał wyjściowy regulatora prędkości jest sygnałem wejściowym dla wewnętrznego obwodu regulacji prądu i tym samym wielkością zadaną dla regulatora prądu. Przebiegi w wewnętrznym obwodzie regulacji zależą więc od procesów zachodzących w zewnętrznym obwodzie regulacji prędkości. Dlatego zewnętrzny obwód regulacji nazywamy nadrzędnym a wewnętrzny podporządkowanym.

Rys. 2. Układ regulacji napędu z prostownika tyrystorowym nienawrotnym - korekcja szeregowa z szeregowym połączeniem regulatorów

Można spotkać się również z układem regulacji z korekcją szeregową, w którym regulatory połączone są równolegle (rys. 3). Gdy sygnał proporcjonalny do wartości prądu wirnika silnika Ui jest mniejszy od zadanej wartości maksymalnej Uizmax (prąd silnika mniejszy od dopuszczalnego) wówczas aktywny jest regulator prędkości Rw (sygnał z regulatora Ri równy zero). Jeśli prąd wzrośnie powyżej wartości dopuszczalnej wtedy poprzez odpowiednie ukształtowanie charakterystyki regulatora prądu sygnał wyjściowy tego regulatora osiąga w krótkim czasie wartość ujemną co powoduje ograniczenie prądu silnika.

Rys. 3. Układ regulacji napędu z prostownika tyrystorowym nienawrotnym - korekcja szeregowa z równoległym połączeniem regulatorów

-------------koniec cz. 1---------------                                                   

Źródło: PowerControl.pl
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl