Proiectarea sistemului de reglare automată a vitezei-poziției unui motor cu excitație independentă

Sa se proiecteze sistemul de reglare automata a vitezei/pozitiei unui motor de c.c. cu excitatie independenta (flux constant), utilizat pentru o actionare unidirectionala/bidirectionala.

S.R.A. a vitezei/pozitiei, trebuie sa asigure urmatoarele performante:

- suprareglaj ≤ 10%

- eroare stationara nula la treapta de referinta si de perturbatie (cuplu de sarcina)

- limitarea acceleratiei (curentului)/vitezei la maxim 50% prin motor peste curentul nominal (Ilim=1,5In), respectiv la valoarea nominala (in cazul limitarii vitezei in sistemele de pozitionare).

Se alege (in functie de nr. N de ordine din grupa) un S.R.A. cu structura de reglare in cascada pozitie-turatie (viteza) – curent si se considera satisfacatoare performantele obtinute prin proiectarea prin criteriul modulului (varianta Kessler).

- N=1 12 – SRA a vitezei cu limitarea acceleratiei ( curentului)

(N=1 8 – schema unidirectionala ; N=9 12 – schema bidirectionala)

- N= 13 19 – SRA a pozitiei cu limitarea vitezei si acceleratiei; N=19 25 SRA a pozitiei cu limitarea vitezei)

Date caracteristice motor:

- puterea nominala Pn = 2xN [KW]=20kW

- tensiunea nominala Un = 220V

- turatia nominala nn=1500 [rot/min]

- randamentul η = 85%

- rezistenta rotorica RA =1,5-0,05xN [ Ω]

- inductivitate rotorica L A = 10+0,5xN [mH]

- moment de inertie J = 0,6 +0,25xN [Kg*m2]

- moment de inertie utilaj actionat (sarcina) Js=0,1+0,05xN [Kg*m2]- prin reductor cu i=1:10

- traductor de turatie ( tahogenerator 20V/1000 rot/min )

- traductor de pozitie 0-100 mm/ 0 10 V

Alte conditii/date initiale:

- variatia tensiunii retelei: +10% -10%

- caderea de tensiune pe transformator cca. 6%

- tensiunea relativa de scurtcircuit a transformatorului 4,5%

- caderea de tensiune pe bobina de filtrare la trecerea curentului limita 2,5% din Un

Cuprins

1. Alegerea solutiei de automatizare – schema generala a SRA, schema de comanda pentru pornire/oprire cu conditionare – prezenta curentului de excitatie.

2. Dimensionarea convertorului c.a. – c.c., schema trifazata monoalternanta/bialternanta (N- impar respectiv N-par ) – transformator, tiristoare, BCG si alegerea traductoarelor.

3. Calculul functiilor de transfer.

4. Proiectarea regulatoarelor si scheme realizate cu AO.

5. Calculul performantelor dinamice la treapta de referinta 0-1000 rpm/0–100mm (optional modelul de simulare Matlab-Simulink si/sau Power Electronic Library)

Alegerea solutiei de automatizare – schema generala a SRA

Schema de reglare in cascada turatie-curent (similar se extinde structura pentru sistemul de pozitionare cu o bucla exterioara de pozitie) care asigura limitarea curentului de accelerare, utilizeaza un convertor de putere c.a.-c.c. varianta unidirectionala (bidirectionala).

Nota: pentru schemele de reglare bidirectionale se completeaza corespunzator structura cu un convertor in antiparalel).

Fig.1

Schema de reglare a vitezei (turatiei) cu limitarea curentului prin motorul de c.c.

Reg n – regulator de viteza (turatie)

Reg i – regulator de curent

(Reg p – regulator de pozitie)

BCG – bloc de comanda pe grila

M- motor de c.c.

Trad i – traductor de current (sunt de masura+ adaptor de semnal)

Tg – traductor de turatie (tahogenerator)

(Tp – traductor de pozitie liniara pe o axa 0 100 mm)

L- bobina de filtrare - limitare

T – transformator de alimentare ( de forta) al convertorului static de putere

Ts – transformator de sincronizare

DPS – dispozitiv protectie la scurtcircuit