Ingineria sistemelor automate II

Sistem de reglare automat al turatiei unui motor de curent continuu cu excitatie independenta cu regulatoare conventionale PID.

II. Schema de lucru

Servomotoarele electrice sunt masini electrice caracterizate, in principal, prin faptul ca au momentele de inertie ale rotorului de valoare foarte mica, ceea ce implica valori extrem de reduse pentru constanta de timp (electro)mecanica si valori foartemari pentru raportul cuplu/moment de inertie.

Servomotoarele electrice se utilizeaza in sistemele, numite generic, de control al miscarii (de reglare a vitezei si/sau pozitiei). In practica aceste sisteme se regasesc in aplicatii de pozitionare din tehnica de calcul (ex. floppy disk, hard disk, imprimante),la masinile unelte cu comanda numerica, in robotica etc.

La servomotoarele de curent continuu (SMCC sau MCC) campul magnetic este(de obicei) asigurat cu ajutorul magnetilor permanenti (MP), deci fluxul magnetic din masina este constant.

Se considera schema bloc functionala in care se regleaza turatia unui MCC (cu excitatie independenta) comandat pe indus, in care (Fig. 2.1):

Fig.2.1 Schema de reglare in cascada a MCC

- reactia principală, după turatie, este asigurata cu un traductor de turatie, implementat cu un tahogenerator (TG) și un regulator de turatie (RT);

- reactia secundara, dupa curentul pe indus, este realizata cu un sunt (SH),un adaptor (Ad) si un regulator de curent (RC);

- elementul de executie este implementat cu dispozitivul de comanda pe grila (DCG) si puntea redresoare comandata (PRC);

- transformatorul de putere (T) asigura alimentarea pentru PRC si pentru excitatia MCC (printr-o alta punte redresoare, PR), iar sursa stabilizata de tensiune (SST) asigura alimentarea pentru potentiometrul de prescriere a referintei (P), pentru RT, RC, DCG si pentru excitatia TG.

Observatii:

- regulatorul de turatie realizeaza (de regula) o lege de reglare de tip PI sau PID, iar regulatorul de curent realizeaza (in anumite conditii) o lege de reglare P sau PI;

- prin T se asigura si separarea galvanica fata de reteaua electrica, iar prin Ad se asigura separarea galvanica intre circuitului indusului si dispozitivul de automatizare;

- valorile turatiei si/sau a erorii pot fi afisate (Af);

- pentru detalii privind modelarea matematica a MCC si reglarea in

cascada a MCC se recomanda consultarea referintelor [D2, D4, D5, V3].

Schemele de reglare in cascada prezinta, asadar, o serie de avantaje si anume:

- regleaza si limiteaza simultan mai multe marimi;

- micsoreaza influenta perturbatiilor externe asupra marimii de iesire;

- asigura crestea vitezei de raspuns in raport cu modificarea perturbatiilor;

- asigura o buna robustete datorita prezentei mai multor reactii negative,respectiv sensibilitate redusa la variatii ale parametrilor din proces.

Asemenea structuri sunt eficiente daca se aleg corespunzator variabilele intermediare. Dificultatile schemelor in cascada provin din operatiunea de alegere si acordare optima a regulatoarelor, avand in vedere faptul ca referintele interne provin de la regulatoarele externe

III. Date initiale. Date calculate

III.1 Date initiale

Datele initiale sunt dependente de parametrul k, care in acest caz este egal cu 7.

Tensiunea nominala: Un=440Vcc+k => Un=447V

Turatia nominala: nn=3000 rot/min+10∙k => nn=3070 rot/min

Randamentul motorului: η=0.77+0.01∙k => η=0.84

Puterea nominala: Pn=11kW ->(11+0.1∙k)kW => 11700W

Momentul de inertie la ax: Ɉ=0.0015∙k kgm2 => 0.010 kgm2