Плавный пуск двигателя постоянного тока по системе "Широтно-импульсный преобразователь - двигатель постоянного тока"

height="24" align="BOTTOM" border="0" />

	0	33	66	99	132	165	198	231	265
IД. СР	13	11.4	9.7	8.1	6.5	4.9	3.3	1.7	0

Таблица 7.7 Среднее значение тока обратного диода при

	0	22	44	66	88	110	132	154	177
IД. СР	13	11,4	9.7	8.1	6.5	4.9	3.3	1.7	0

Таблица 7.8 Среднее значение тока обратного диода при

	0	12	24	36	48	60	72	84	90
IД. СР	8.7	7.5	6.3	5.1	3.9	2.8	1.6	0.4	0

Зависимость среднего действующего тока в обратном диоде от относительной длительности включения транзистора представлена на рисунке 7.2

Рисунок 7.2 Зависимость среднего действующего тока в диоде от скважности.

Где кривая “1” – при скорости 314 рад/с;

кривая “2” – при скорости 250 рад/с;

кривая “3” – при скорости 150 рад/с;

кривая “4” – при скорости 50 рад/с.

8. Расчет энергетических характеристик

Потери в двигателе складываются из переменных, зависящих от нагрузки, и постоянных потерь, не зависящих от нагрузки.

Мощность потребляемая двигателем равна:

; (8.1)

где Вт - номинальная мощность двигателя.

Вт;

Потери мощности в якоре двигателя определяются из выражения:

; (8.2)

Вт;

Номинальные потери в двигателе:

; (8.3)

Вт;

Механические потери двигателя постоянного тока составляют 0.5% от номинальных потерь:

; (8.4)

Вт;

Потери в стали:

(8.5)

Для построения зависимости и можно воспользоваться (4.2) преобразовав ее следующим образом:

;

; (8.6)

; (8.7)

; (8.8)

; (8.9)

; (8.10)

; (8.11)

Расчетные значения функции представлены в таблице 8.1

Таблица 8.1 Расчет функции

	417	360	314	250	200	120	70
	1	0.69	0.55	0.43	0.37	0.3	0.26

В графической форме расчет значений изображен на рисунке 8.1

Рисунок 8.1 Зависимость К.П. Д от скорости

Расчетные значения функции представлены в таблице 8.2

Таблица 8.2 Расчет функции

	0	3	7	12.5	25	40	51
	1	0.84	0.69	0.55	0.38	0.28	0.23

В графической форме расчет значений изображен на рисунке 8.2

9. Математическая модель системы ШИП – ДПТ

Математической моделью системы ШИП – ДПТ для плавного пуска будет являться модель обычного ДПТ, с той лишь разницей, что на якорь напряжение должно подаваться импульсами с возрастающей скважностью. Моделью системы может быть модель представлена на рисунке 1 выполнена в пакете “Matlab”

Рисунок 1 Модель системы ШИП – ДПТ

Генератор пилообразных колебаний “1” вырабатывает колебания пилообразной формы с периодом равным периоду коммутации транзистора , и амплитудой равной “10” форма которых представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 Сигнал 1 на входе компаратора

Блоки “2” и “3” формируют возрастающую во времени функцию, наклон которой может регулироваться изменением коэффициента блока “3”. В нашем случае коэффициент должен быть равным амплитуде пилообразных колебаний.

Предполагается, что формирование импульсов происходит с минимального значения скважности принятого, например, . Изменять начальную скважность можно изменяя значение блока “4”. С возрастанием времени будет уменьшаться разность функций после сумматора “5”. Ограничение этого разностного сигнала с помощью блока ограничения “6” на уровне равном “0.6”, позволит в дальнейшем получить рассчитанную ранее номинальную скважность .

Вид полученного разностного сигнала с ограничением на уровне “0.6” представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 Сигнал 2 на входе компаратора

Этот сигнал поступает на вход компаратора “7” совместно с сигналом от блока пилообразных колебаний. На компараторе эти два сигнала сравниваются, и в моменты времени когда функции оказываются равными, компаратор “7” на выходе выдает единичный импульс. Сигнал с выхода компаратора показан на рисунке 3. Рассмотрен не все время пуска, а только три периода коммутации ключа ввиду сильного загромождения графика.

Рисунок 4 Формирование импульсов.

С помощью усилителя “8” полученные импульсы усиливаются до величины требуемого напряжения В.

Модель двигателя постоянного тока применяется стандартной и подробно описываться не будет. Данные для моделирования ДПТ берутся из расчета схемы замещения. Блок “9” является передаточной функцией Uя=>Iя. Далее полученный ток умножается на блоке умножения “11” с потоком полученным с блока “10”. Полученный в результате умножения момент складывается на сумматоре с моментом сопротивления имеющим отрицательный знак. Во избежание захода скорости в отрицательную область в начальные моменты времени, момент сопротивления подается лишь после достижения двигателем номинальной скорости. Это реализовано с помощью блока “12”. Блоки “13” и “14” являются передаточной функцией вида М-Мс=>. Противо-Э.Д.С. определяется умножением угловой скорости на поток в блоке “15”. Сравнение угловых скоростей и токов якоря при прямом и плавном пуске для одного и того же двигателя графически представлено на рисунке 5

Рисунок 5 Ток и скорость при разных пусках

где кривая “1” - график изменения угловой скорости от времени при прямом пуске;

кривая “2” - график изменения тока якоря от времени при прямом пуске;

кривая “3” - график изменения угловой скорости от времени при плавном пуске;

кривая “4” - график изменения тока от времени при плавном пуске;

Время пуска можно увеличивать или уменьшать, изменяя соответствующим образом значение коэффициента блока “3”.

ВЫВОД

В ходе выполнения курсового проекта была произведена оценка эффективности использования широтно-импульсных преобразователей для промышленности и других отраслей народного хозяйства, а также возможность применения ШИП для плавного пуска двигателя.

В процессе работы были разработаны принципиальная, функциональная схемы проектируемого стенда, а также разработана и смонтирована система управления силовым транзистором на базе микроконтроллера PIC 16F 877. Рассчитаны и выбраны силовые элементы цепи, рассчитана схема замещения, построены статические и энергетические характеристики, а также методом математического моделирования в пакете “Matlab” получена модель системы ШИП – ДПТ. На основании полученных динамических характеристик сделаны выводы относительно разности прямого и плавного пуска.