Tematy ćwiczeń laboratoryjnych:
5. Przegląd modeli systemów napędowych w programie TCAD, z uwzględnieniem pracy
generatorowej.
Ćwiczenie w formie demonstracyjnej. Warunkiem przystąpienia do ćwiczenia jest pisemne
zaliczenie teorii. W ramach zaliczenia teorii obowiązuje znajomość odpowiedzi na
zagadnienia zamieszczone w początkowych częściach instrukcji do ćwiczeń 6,7 oraz 8,9,
a tak\
e znajomość informacji podanych w dalszej części niniejszego opracowania.
6,7. Modelowanie i symulacje wybranych sposobów rozruchu silnika klatkowego.
8,9. Modelowanie i symulacje stanów dynamicznych w systemie napędowym z silnikiem
obcowzbudnym zasilanym przez przerywacz.
W ćwiczeniach 6,7 oraz 8,9 badania będą polegały na utworzeniu modeli abstrakcyjnych
(konkretnie numerycznych) elektromechanicznych systemów napędowych w programie
TCAD, a następnie na przeprowadzeniu symulacji komputerowych na tych modelach.
Podstawowe pojęcia z napędu elektrycznego
Napęd elektryczny jest to wprawianie w ruch obrotowy lub postępowy maszyny roboczej,
za pomocÄ… energii mechanicznej przekazywanej jej przez maszynÄ™ elektrycznÄ….
Ogólny schemat blokowy systemu napędowego:
E UZ ME SP MR
E  z
ródło energii
UZ  urzÄ…dzenia zasilajÄ…ce
ME  maszyna elektryczna
I É
Z
SP  urządzenie sprzęgające
US
MR  maszyna robocza
US  układ sterujący
Z  zadajnik (operator systemu)
Stopień
E UZ ME SP MR
automatyzacji
Ćw.
model brak, model brak brak, URS,
6,7
z
ródła albo modele: indukcyjnej (nie będzie albo model albo UAS
AC - rezystorów, klatkowej modelowane) wentylatora,
- softstartera, AC albo model
- przetwornicy f taśmociągu
Ćw.
model model model brak brak, UAS,
8,9
z
ródła przerywacza obcowzbudnej (nie będzie albo model albo UAR (I),
DC (przekształtnika komutatorowej modelowane) wentylatora, albo UAR
DC/DC) DC albo model (I+É)
taśmociągu
Dla maszyny roboczej typu  wentylator , zale\
ność na moment oporowy MMR wytwarzany przez
maszynę roboczą jest następująca:
MMR = M"Å"É2
= Å"É
= Å"É
= Å"É
Podział układów napędowych z punktu widzenia stopnia automatyzacji:
1. Układy ręcznego sterowania (otwarte) URS  brak US, operator systemu (Z) bezpośrednio
wpływa na UZ.
2. Układy automatycznego sterowania (otwarte) UAS  występuje US, ale brak ujemnych
sprzÄ™\
eń zwrotnych.
3. Układy automatycznej regulacji (zamknięte) UAR  występuje co najmniej jedno ujemne
sprzÄ™\
enie zwrotne. Najczęściej stosowane sprzę\
enia to: prądowe (I) oraz prędkościowe
(É).
1
Stan ustalony (statyczny)  występuje wtedy gdy niezmienne w czasie są parametry
mechaniczne, a tak\
e wartości średnie (dla maszyn DC) lub skuteczne (dla maszyn AC)
parametrów elektrycznych.
Gdy warunki te nie są spełnione, to występuje stan nieustalony, inaczej dynamiczny.
Przyczyny stanów dynamicznych w systemach napędowych:
1. Zmiany od strony Z (polecenie rozruchu, polecenie zmiany prędkości, polecenie hamowania).
2. Zmiany od strony E (zakłócenia od innych odbiorników energii  np. pobór ze z
ródła energii
przez te odbiorniki prądu znacznie odkształconego od sinusoidy, wahania napięcia, zanik
fazy).
3. Zmiany od strony MR (zmiana momentu obciÄ…\
enia lub momentu bezwładności).
4. Zmiany od strony otoczenia (zmiana temperatury otoczenia, zakłócenia elektromagnetyczne).
5. Awarie wewnątrz systemu napędowego.
Rozruch  stan dynamiczny polegający na przejściu maszyny (ME, MR) od stanu zatrzymania
do prędkości ustalonej ró\
nej od zera.
Hamowanie  wytworzenie momentu przeciwnego do kierunku wirowania:
a) kinetyczne (stan dynamiczny)  polega na zmniejszaniu prędkości;
b) potencjalne (stan statyczny)  polega na utrzymaniu prędkości lub utrzymaniu w bezruchu
Sposoby hamowania stosowane w systemach napędowych:
1. Wybiegiem  UZ odłączają zasilanie ME.
2. Mechaniczne  SP jest wyposa\
one w hamulec mechaniczny.
3. Elektryczne  ME pracuje jako hamulec:
a) odzyskowe (ME przekazuje energiÄ™ elektrycznÄ… poprzez UZ do E);
b) dynamiczne (brak znaczącego przepływu energii pomiędzy E i UZ);
c) przeciwwłączeniem (ME pobiera energię elektryczną z E poprzez UZ).
Charakterystyka naturalna maszyny elektrycznej  ka\
da charakterystyka wyznaczona przy
zasilaniu ME napięciem o znamionowych parametrach, przy znamionowym układzie połą-
czeń uzwojeń ME, i przy braku dodatkowych elementów (np. rezystorów) w obwodach ME.
Znamionowy punkt pracy maszyny elektrycznej  punkt na charakterystyce naturalnej,
określony parametrami wynikającymi z tabliczki znamionowej maszyny.
Charakterystyka mechaniczna  zale\
ność prędkości wirowania wału maszyny (ME, MR)
od momentu na wale tej maszyny. Dla ME asynchronicznej mo\
e to być te\
zale\
ność
poślizgu od momentu na wale.
Parametry które mo\
na określić z danych
umieszczonych na tabliczce znamionowej maszyny elektrycznej
2 Å" Ä„ Å"nn
Å" Ä„ Å"
Å" Ä„ Å"
Å" Ä„ Å"
1) Znamionowa prÄ™dkość kÄ…towa: Én = (nn  znamionowa prÄ™dkość obrotowa).
É =
É =
É =
60
Pn
2) Znamionowy moment na wale: Mn = (Pn  moc znamionowa). Wzór słuszny tylko dla
=
=
=
Én
É
É
É
maszyny na której jest napisane:  silnik , bo dla  prądnicy Pn nie jest mocą mechaniczną na
wale, tylko oddawanÄ… mocÄ… elektrycznÄ….
Pwyn
3) Znamionowa sprawność: ·n = (stosunek znamionowej mocy oddawanej
· =
· =
· =
Pwen
do znamionowej mocy pobieranej).
Dla  silnika : Pwyn=Pn
Dla  silnika indukcyjnego: Pwen = 3 Å" Å" Å" cosĆn (wartoÅ›ci skuteczne znamionowego
= Å"Un Å"In Å" Ć
= Å" Å" Å" Ć
= Å" Å" Å" Ć
napięcia międzyfazowego, znamionowego prądu przewodowego i znamionowy
współczynnik mocy).
2
Dla  silnika obcowzbudnego: Pwen=Utn·Itn+Ufn·Ifn (znamionowe napiÄ™cia i prÄ…dy obwodu
twornika i obwodu wzbudzenia). Gdy występuje wzbudzenie od magnesów trwałych, to
brak drugiego członu we wzorze. Jeśli na tabliczce znamionowej silnika obcowzbudnego
brak Ufn, to znaczy \
e Ufn=Utn.
4) Dla maszyny trójfazowej: podwójne napięcie i prąd na tabliczce znamionowej
(np. 230/400V, 17/10A) oznaczajÄ…, \
e są dwa znamionowe układy połączeń uzwojeń ("/Y):
pierwsze liczby (230V, 17A) są dla trójkąta, drugie (400V, 10A) dla gwiazdy.
5) Określenie liczby par biegunów dla maszyn indukcyjnych i synchronicznych.
60 Å" f 2Ä„ Å" f
Å" Ä„ Å"
Å" Ä„ Å"
Å" Ä„ Å"
Wzór na prÄ™dkość synchronicznÄ…: nsyn = lub: Ésyn =
= É =
= É =
= É =
p p
f  częstotliwość napięcia zasilającego; p  ilość par biegunów.
Ilość par biegunów określa się następująco:
Znamionowe wartości prędkości synchronicznej (jeśli znamionowa częstotliwość wynosi
50Hz) mogą być z szeregu: 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500... [obr/min]. Znamionowa
prędkość synchroniczna danej maszyny jest to wartość najbli\
sza z tego szeregu
powy\
ej prÄ™dkoÅ›ci znamionowej (nn, Én). ZnajÄ…c wartość znamionowej prÄ™dkoÅ›ci
synchronicznej, z podanych wy\
ej wzorów na prędkość synchroniczną mo\
na określić
ilość par biegunów.
nsyn - nn Ésyn - Én
- É - É
- É - É
- É - É
6) Znamionowy poślizg maszyny indukcyjnej: sn = lub: sn =
= =
= =
= =
nsyn Ésyn
É
É
É
Schemat zastępczy (model matematyczny)
maszyny asynchronicznej
Rs Lls Llr' Rr'
.
Rr' 1-s
U1 M RFe E2'
s
Dla klatkowej: zwarte
I1 I2'
Dla pierścieniowej: wyprowadzenie
obwodu wirnika na tabliczkÄ™ zaciskowÄ… silnika
U1  wartość skuteczna napięcia zasilającego obwód stojana
I1, I2  wartości skuteczne prądów w obwodach: stojana, wirnika
E2  wartość skuteczna siły elektromotorycznej (SEM) indukowanej w obwodzie wirnika:
E2=E20·s gdzie: E20  wartość skuteczna SEM indukowanej w obwodzie wirnika,
przy zatrzymanym wirniku
f2  częstotliwość napięcia i prądu w obwodzie wirnika:
f2=f1·s gdzie: f1  czÄ™stotliwość podstawowej harmonicznej napiÄ™cia zasilajÄ…cego
obwód stojana
Ésyn - É
É - É
É - É
É - É
s  poÅ›lizg: s = stÄ…d: É=Ésyn·(1  s)
=
=
=
Ésyn
É
É
É
É  prÄ™dkość kÄ…towa wirowania wirnika
Ésyn  prÄ™dkość kÄ…towa synchroniczna, czyli prÄ™dkość wirowania pola wytworzonego
przez obwód stojana. Jest to jednocześnie prędkość idealnego biegu jałowego:
2Ä„ Å" f1
Ä„ Å"
Ä„ Å"
Ä„ Å"
Ésyn = É0id = gdzie: p  liczba par biegunów stojana
É = É =
É = É =
É = É =
p
Rs, Rr  rezystancje uzwojeń: stojana, wirnika
Lls, Llr  indukcyjności rozproszenia uzwojeń: stojana, wirnika
M  indukcyjność magnesująca, która wytwarza strumień główny silnika
RFe  rezystancja reprezentujÄ…ca histerezowe i wiroprÄ…dowe straty mocy w obwodach
magnetycznych (tzw. straty w \
elazie)
3
1- s
-
-
-
Rr ' Å"  rezystancja wystÄ™pujÄ…ca tylko w modelu. Jej wartość jest zmienna i zale\
y od
Å"
Å"
Å"
s
poślizgu.  Moc strat na tej rezystancji odwzorowuje moc mechaniczną P
wytwarzanÄ… przez silnik:
1- s
-
-
-
P = m1 Å" (I2' )2 Å"Rr 'Å" - "Pm
= Å" Å" Å" - "
= Å" Å" Å" - "
= Å" Å" Å" - "
s
m1  ilość faz stojana (dla silnika trójfazowego: m1=3)
"Pm  mechaniczne straty mocy w silniku
Parametry ze znakiem  oznaczają wielkości sprowadzone do obwodu stojana:
I2
'
E' = E20 Å" ½ I' = Rr = Rr Å" ½2 L'lr = Llr Å" ½2
= Å" ½ = = Å" ½ = Å" ½
= Å" ½ = = Å" ½ = Å" ½
= Å" ½ = = Å" ½ = Å" ½
20 2
½
½
½
½
½  przekÅ‚adnia silnika (stosunek SEM indukowanej w obwodzie stojana do SEM indukowanej w
obwodzie wirnika)
Metody regulacji prędkości silników indukcyjnych (K  klatkowy, P  pierścieniowy):
1. K: Zmiana częstotliwości podstawowej harmonicznej napięcia zasilającego obwód stojana,
wraz ze zmianą wartości skutecznej tego napięcia.
2. K: Zmiana liczby par biegunów.
3. Metody poślizgowe:
a) K,P: Zmiana wartości skutecznej napięcia zasilającego obwód stojana.
b) P: WtrÄ…cenie dodatkowych rezystancji do obwodu wirnika.
c) P: WtrÄ…cenie dodatkowych z
ródeł napięcia do obwodu wirnika (układy kaskadowe).
Metody rozruchu silników klatkowych trójfazowych
1. Rozruch bezpośredni
Cechy:
1. Metoda najprostsza i najtańsza.
2. Du\
y poczÄ…tkowy prÄ…d rozruchowy, 3÷8 razy wiÄ™kszy od prÄ…du znamionowego silnika.
Negatywne skutki tego zjawiska: znaczące spadki napięcia w sieci zasilającej (przygasanie
\
arówek, wygaszenie lamp sodowych i rtęciowych), mo\
liwość zadziałania zabezpieczeń
nadprądowych w sieci, szybkie nagrzewanie się uzwojeń silnika ("PCu~I2), znaczne siły
mechaniczne między zwojami tworzącymi uzwojenia stojana (F~I2).
3. Znaczne udary momentu. Negatywne skutki tego zjawiska: du\
e naprÄ™\
enia mechaniczne,
a więc mo\
liwość uszkodzenia sprzęgła i maszyny roboczej oraz powstania uszkodzeń w
wirniku silnika.
4. Krótki czas rozruchu tr. DziÄ™ki temu przyrost temperatury uzwojeÅ„ "Å, podczas pojedynczego
rozruchu, nie jest groz
ny dla silnika ("Å~I2·tr).
5. Wartości momentu szczytowego i początkowego prądu rozruchowego prawie nie zale\
Ä… od
rodzaju maszyny roboczej. Od rodzaju MR zale\
y natomiast czas trwania rozruchu.
Rozruch bezpośredni mo\
na zastosować gdy:
a) ST>7·Pn dla sieci publicznych niskiego napiÄ™cia (dopuszczalny spadek napiÄ™cia 5%)
b) ST>3·Pn dla sieci przemysÅ‚owych (dopuszczalny spadek napiÄ™cia 15%)
ST  znamionowa moc transformatora zasilającego sieć, z której silnik pobiera energię
Pn  znamionowa moc silnika
4
2. Rozruch częstotliwościowy
Stosowany tam gdzie stosuje się częstotliwościową regulację prędkości. Polega na płynnym
zwiększaniu f1 i jednocześnie płynnym zwiększaniu U1.
Schemat układu rozruchowego jest taki sam jak przy częstotliwościowej regulacji prędkości.
Układ zawiera przetwornicę częstotliwości, bądz
sam falownik. Przykładowy schemat:
Prostownik Obwód Falownik MSI
AC/DC pośredniczący DC DC/AC
3*400V
50Hz
RH
L1
ME
L2
MR
3~
L3
Prostownik  układ mostkowy 6D, przekształcający trójfazowe napięcie przemienne sieci
zasilającej na napięcie ze składową stałą i paso\
ytniczÄ… zmiennÄ… (pulsacje).
Kondensator i dławik w obwodzie pośredniczącym prądu stałego tworzą filtr dolnoprzepustowy,
mający za zadanie zapewnić falownikowi stałą wartość napięcia zasilania, z jak
najmniejszym poziomem pulsacji.
Falownik  składa się z sześciu tranzystorów typu IGBT. Przekształca stałe napięcie z obwodu
pośredniczącego na napięcie przemienne prostokątne o modulowanej szerokości impulsów
(MSI). Dzięki odpowiedniej regulacji szerokości impulsów mo\
liwa jest zmiana częstotliwości
oraz wartości skutecznej podstawowej harmonicznej napięcia zasilającego silnik.
Hamowanie elektryczne w tym układzie: energia mechaniczna z MR zamieniana jest na energię
elektryczną w ME (pracującej jako prądnica asynchroniczna), a następnie przekazywana
poprzez diody w falowniku do obwodu pośredniczącego, po czym występuje strata tej energii w
rezystorze RH.
2
U1
Przybli\
ona zale\
ność momentu krytycznego silnika od parametrów zasilania: Mk ~
2
f1
Cechy rozruchu częstotliwościowego:
1. Mo\
na zadać czas trwania rozruchu. Rozruch mo\
e być więc powolny (łagodny), ale mo\
e
te\
być szybki  zale\
nie od woli operatora systemu. Mo\
na te\
kształtować krzywą
narastania prędkości silnika (np. początek rozruchu łagodny, potem szybszy).
2. Niewielki prÄ…d pobierany z sieci.
3. Niewielki prąd silnika, a więc znikome nagrzewanie jego uzwojeń. Dlatego rozruchy, nawet
przy znacznym obciÄ…\
eniu silnika, mogą być częste.
4. Mo\
na zadać szczytową wartość momentu rozruchowego  złagodzić szarpnięcia lub celowo
je wymusić, zale\
nie od woli operatora systemu.
5. Wady: najdro\
szy i najbardziej awaryjny w porównaniu z innymi metodami.
3. Rozruch przy obni\
onej wartości skutecznej napięcia zasilającego
obwód stojana
Polega na tym, \
e w poczÄ…tkowej fazie rozruchu zasila siÄ™ uzwojenia stojana obni\
onym
napięciem U1, przy stałej częstotliwości tego napięcia f1.
Moment rozruchowy wytwarzany przez silnik: Mr~U12
PrÄ…d rozruchowy w uzwojeniach silnika: I1~U1
5
Jak wynika z podanych zale\
ności, podstawową wadą tej metody jest du\
o większe obni\
enie
momentu rozruchowego wytwarzanego przez silnik, w porównaniu z obni\
eniem
wartości prądu rozruchowego silnika. Np. 2-krotne obni\
enie napięcia skutkuje mniej więcej
2-krotnym obni\
eniem prÄ…du, ale te\
a\
4-krotnym obni\
eniem momentu rozruchowego.
Dlatego ta metoda zalecana jest do silników o podwy\
szonym momencie rozruchowym
(np. głęboko\
łobkowych), które napędzają maszyny robocze o małej wartości momentu
oporowego dla niskich prędkości (np. pompy odśrodkowe, wentylatory). Mo\
na te\
najpierw
dokonać rozruchu nieobcią\
onego silnika, a dopiero potem go obciÄ…\
yć.
Drugą istotną wadą tej metody jest silne nagrzewanie się uzwojeń silnika, wynikające ze
znacznego wydłu\
enia czasu rozruchu. Nie nadaje się więc ona do częstych rozruchów.
Metoda ta posiada 4 sposoby realizacji:
L1 L2 L3
3a. Rozrusznik stojanowy
IS US
Polega na włączeniu między siecią i silnikiem w1
dodatkowych rezystorów lub dławików,
które po zakończeniu rozruchu są zwierane
(na schemacie  zwierane Å‚Ä…cznikiem w2).
w2
Cechy dodatkowe:
1. Sposób dość prosty i tani.
2. Ograniczone zostajÄ… udary momentu.
I1 U1
M
3b. Rozrusznik z przekształtnikiem typu SoftStarter, płynnie regulującym wartość
skuteczną napięcia zasilającego
L1 L2 L3
Zasada działania: poprzez płynne zmniejszanie kąta załączenia
tyrystorów od 180º do zera, nastÄ™puje pÅ‚ynne zwiÄ™kszanie
US
IS
wartości skutecznej napięcia U1 zasilającego silnik od zera
do wartości znamionowej.
Cechy dodatkowe:
1. Rozruch jest łagodny pod względem tempa narastania
prędkości i braku udarów momentu.
I1 U1
2. Mo\
na wpływać na czas rozruchu i zoptymalizować rozruch
do konkretnej maszyny roboczej.
3. Po zakończeniu rozruchu, SoftStarter mo\
e realizować
energooszczędną regulację U1 celem zapewnienia pracy
silnika z maksymalną sprawnością.
M
4. Kosztowny i bardziej awaryjny, ale w mniejszym stopniu
ni\
falownik stosowany przy rozruchu częstotliwościowym.
5. Stosunkowo niewielkie ograniczenie prądu rozruchowego i długi czas rozruchu, a więc silne
nagrzewanie się uzwojeń silnika (nie jest zalecany do częstych rozruchów).
6. Niekorzystny wpływ na sieć zasilającą i silnik odkształconych od sinusoidy prądów,
skutkujący mniejszą sprawnością silnika i pulsacjami wytwarzanego momentu.
3c. Rozruch z przełączaniem uzwojeń silnika z gwiazdy w trójkąt (rozrusznik Y/")  nie
będzie badany podczas laboratorium.
3d. Rozrusznik autotransformatorowy  nie będzie badany podczas laboratorium.
6
}
}
}
}
}
}
Schemat zastępczy (model matematyczny)
maszyny komutatorowej DC
Rf  rezystancja obwodu wzbudzenia maszyny
It
Lf  indukcyjność obwodu wzbudzenia maszyny
¨  strumieÅ„ wytwarzany przez obwód wzbudzenia: ¨=c·Åš
Rt
If
E=¨·É  siÅ‚a elektromotoryczna indukowana w obwodzie
twornika maszyny
Rt  rezystancja obwodu twornika maszyny
Rf Lt Ut
Lt  indukcyjność obwodu twornika maszyny
Uf
¨
Wzory do przybli\
onego określenia znamionowych
Lf
E
parametrów maszyny obcowzbudnej:
Utn Å" Itn - Pn Utn - Rtn Å" Utn
Å" - - Å"Itn
Å" - - Å"
Å" - - Å"
Rtn H" ¨n = Lt H" 0,2 Å"
H" ¨ = H" Å"
H" ¨ = H" Å"
H" ¨ = H" Å"
Én Å" É
É Å" É
2 Å" I2 É Itn Å" Én
Å" É Å" É
Å"
Å"
tn
Lt
Znamionowa wartość staÅ‚ej czasowej elektromagnetycznej: Äen =
Ä =
Ä =
Ä =
Rtn
Rtn
Znamionowa wartość staÅ‚ej czasowej elektromechanicznej: Ämn = JS Å" (JS  moment
Ä = Å"
Ä = Å"
Ä = Å"
¨n
¨
¨2
¨
bezwładności wirnika silnika)
Moment elektromagnetyczny (wewnÄ™trzny) wytwarzany przez maszynÄ™: Me=¨·It
Ut R'
t
Równanie charakterystyki mechanicznej: É = - Å" (M + "M) ("M  moment strat
É = - Å" + "
É = - Å" + "
É = - Å" + "
¨
¨
¨ ¨2
¨ ¨
¨
¨
mechanicznych)
Pn
Znamionowy moment strat mechanicznych mo\
na obliczyć ze wzoru: "Mn = ¨n Å" -
" = ¨ Å"Itn -
" = ¨ Å" -
" = ¨ Å" -
Én
É
É
É
W ćw. 8,9 do modelu maszyny obcowzbudnej nale\
y wprowadzić wartość
"Mn
"
"
"
prędkościowego współczynnika zmian momentu strat. Oblicza się go ze wzoru: D =
=
=
=
Én
É
É
É
Metody regulacji prędkości maszyn komutatorowych DC:
1. Regulacja wartości średniej napięcia zasilającego obwód twornika (ćw. 8,9).
2. Regulacja strumienia, inaczej: regulacja prądu wzbudzenia lub napięcia obwodu wzbudzenia.
3. WtrÄ…cenie dodatkowej rezystancji do obwodu twornika.
Metody rozruchu maszyn komutatorowych DC:
1. Bezpośrednia (ćw. 8,9).
2. Napięciowa (ćw. 8,9)  płynne podnoszenie wartości średniej napięcia twornika.
3. Rezystancyjna  zmniejszanie wartości rezystancji w obwodzie twornika.
Schemat ideowy części silnoprądowej systemu napędowego z przerywa-
czem o strukturze obni\
ającej napięcie, zasilającym silnik obcowzbudny
Kondensator zabezpiecza z
ródło napięcia
przed impulsowym prÄ…dem pobieranym
przez tranzystor. Nie jest niezbędny do
poprawnej pracy samego przerywacza.
Dławik nie jest konieczny, jeśli do ograniczenia
ME MR
pulsacji prądu wystarcza tylko indukcyjność
twornika Lt.
7
Zastępczy schemat blokowy systemu napędowego z silnikiem obcowzbudnym prądu
stałego i z dwoma regulatorami połączonymi szeregowo  podporządkowanym
(wewnętrznym) prądu i nadrzędnym (zewnętrznym) prędkości
1
kI Å"(1+sÅ"2TÃI )
1 "M
MR
"Éz 1 "Itz 1 kP "Ut Rt' "It - "É
1
"a
GRÉ GRI
+ ¨ +
1+ s Å"TÉ + - 1+ s Å"TI 1+ s Å"TP + - L't
- D + s Å" J
1 + s Å"
Rt'
¨
k
I
kÉ
Éz, Itz  zadane wartoÅ›ci prÄ™dkoÅ›ci i prÄ…du twornika
GRÉ, GRI  transmitancje regulatorów prÄ™dkoÅ›ci i prÄ…du
TÉ, TI  staÅ‚e czasowe filtrów dolnoprzepustowych
kÉ, kI  współczynniki wzmocnienia pomiarowych przetworników prÄ™dkoÅ›ci i prÄ…du
a  współczynnik wypełnienia impulsów sterujących tranzystorem przerywacza
"Ut Utn - 0
" -
" -
" -
kP  wzmocnienie bloku przerywacza: kP = = = Utn
= = =
= = =
= = =
"a 1- 0
" -
" -
" -
1
TP  średnia wartość opóz
nienia wprowadzanego przez przerywacz: TP =
=
=
=
2 Å" fa
Å"
Å"
Å"
fa  częstotliwość impulsów sterujących przerywaczem
Rt  rezystancja obwodu twornika przy zasilaniu z przerywacza: R' = Rt + RT,D + 0,5 Å"Rs
= + + Å"
= + + Å"
= + + Å"
t
RT,D  rezystancja przewodzenia tranzystora/diody
0,5‡Rs  Å›rednia wartość rezystancji z
ródła napięcia zasilającego przerywacz,
 widziana od strony twornika
Lt  indukcyjność obwodu twornika przy zasilaniu z przerywacza; przy braku dławika: L't = Lt
=
=
=
J=JS+JMR  moment bezwładności całego zespołu napędowego (silnika i maszyny roboczej)
SprzÄ™\
enie wewnÄ™trzne w silniku, pomiÄ™dzy É i Ut, pomija siÄ™ przy doborze regulatorów.
Tor sprzÄ™\
enia prÄ…dowego (bloki znajdujÄ…ce siÄ™ w ramce), po doborze regulatora prÄ…du, mo\
na
1
zastąpić członem:
kI Å" (1+ s Å" 2TÃI)
Å" + Å"
Å" + Å"
Å" + Å"
Ã
Ã
Ã
Przy doborze parametrów regulatora PR
DU (TRI, kRI), stosuje siÄ™ zazwyczaj
L't L't
kryterium moduÅ‚u: TRI = kRI = gdzie: TÃI = TP + TI
= = = +
= = = +
= = = +
Ã
Ã
Ã
2 Å"kP Å"kI Å" TÃI
Å" Å" Å"
Å" Å" Å"
R' Å" Å" Å"
Ã
Ã
t Ã
Przy doborze parametrów regulatora PR
DKOÅšCI (TRÉ, kRÉ), i przy maszynie roboczej w
postaci taśmociągu, zazwyczaj przyjmuje się D=0 i stosuje się
kI Å" J
Å"
Å"
Å"
kryterium symetrii: TRÉ=4·TÃÉ gdzie: TÃÉ= TÉ+2·TÃI kRÉ =
=
=
=
É
É
É
2 Å" ¨ Å"kÉ Å" TÃÉ
Å" ¨ Å" Å"
Å" ¨ Å" Å"
Å" ¨ Å" Å"
É ÃÉ
É ÃÉ
É ÃÉ
8