Система автоматического управления регулируемым электроприводом

Диапазон регулирования частоты вращения определяется пределами скоростей резания и диаметров обрабатываемых изделий. Для обработки изделий одинакового диаметра из различных материалов необходимо обеспечить определенный диапазон регулирования скорости резания. С другой стороны, рациональная обработка изделий из одного и того же материала, но разных диаметров, требует постоянной скорости. Соблюде

ние условия достигается регулированием скорости привода с диапазоном регулирования, определяемым диапазоном диаметров.

В автоматизированных станках с ЧПУ функции, выполняемые электроприводом главного движения, значительно усложнены. Помимо стабилизации частоты вращения, при силовых режимах резания требуется обеспечение режимов позиционирования шпинделя при автоматической смене инструмента и производстве легких долбежных и строгальных работ, а также возможность нарезания резьбы как метчиками, так и резцами. Это ведет к неизбежному увеличению требуемого диапазона регулирования частоты вращения. Так при требуемой точности позиционирования шпинделя 0,1 и максимальной частоте вращения двигателя 3000-5000 об/мин суммарный диапазон изменения частоты вращения должен быть не менее 10000.

В современных станках с ЧПУ динамические характеристики приводов главного движения по управлению прямо определяют производительность. Цикл смены инструмента происходит за 5-10 с, при этом время позиционирования шпинделя и, следовательно, время пуска и торможения с любой частоты вращения не должны превышать 2-4 с. При наличии зазоров в кинематической цепи главного привода перерегулирование приводит к дополнительным затратам времени на позиционирование, поэтому появляется необходимость обеспечения монотонного апериодического процесса изменения скорости.

Динамические характеристики электропривода по нагрузке практически определяют точность и чистоту обработки изделия, а также стойкость инструмента. Устойчивый процесс резания при необходимой точности и чистоте поверхности возможен, если параметры настройки привода обеспечивают при набросе номинального момента нагрузки максимальный провал скорости не более 40% при времени восстановления, не превышающем 0,25 с.

Отличительной особенностью главного привода для высокоавтоматизированных станков с ЧПУ является необходимость применения реверсивного привода даже в тех случаях, когда по технологии обработки не требуется реверс. Требование обеспечения эффективного торможения и подтормаживания при снижении частоты вращения и режимов поддержания постоянной скорости резания приводит к необходимости применения реверсивного привода с целью получения нужного качества переходных процессов.

Современный перспективный электропривод, с учетом специфики исполнительного органа, должен обеспечить точность согласования закона изменения выходных координат с законом управления, высокое быстродействие, устойчивость при широком диапазоне изменения параметров и при наличии существенных внешних возмущений со стороны нагрузки, достаточно большой ресурс при минимальном ремонтообеспечении и др. Не все аналоговые системы могут удовлетворить все перечисленные требования, поэтому в настоящее время широко используются цифровые системы управления электроприводами на базе микропроцессоров и микроконтроллеров.

1. Расчет и выбор источника питания для электропривода на базе комплектного тиристорного преобразователя

1.1 Расчет и выбор силового трансформатора

Расчет параметров силового трансформатора производим по методике, предложенной в источнике [1]. Для этого необходимо определить напряжение условного холостого хода тиристорного преобразователя (минимальное необходимое значение ). Предварительно определим его без учета колебаний напряжения в сети:

,

где

- среднее значение выпрямленного напряжения на якоре электродвигателя:

,

- падение напряжения на активном сопротивлении сглаживающего дросселя:

,

- падение напряжения на активном сопротивлении силового трансформатора:

- коммутационное падение напряжения:

где – напряжение короткого замыкания силового трансформатора, %.

– коэффициент, определяемый схемой преобразователя (для мостовой трехфазной ).

Учитывая необходимое напряжение на электродвигателе 220 В, предварительно выбираем трансформатор с напряжением вторичной обмотки в 260 В, например, ТТ-19, для которого :

Для определения - среднего значения падения напряжения на тиристорах, предварительно выберем тиристоры со следующими расчетными параметрами:

рассчитанным параметрам соответствует тиристор типа Т122-25, для которого , тогда

Таким образом,

.

С учетом колебаний напряжения сети:

Необходимое напряжение на вторичной обмотке силового трансформатора:

- фазное;

- линейное.

Ток во вторичной обмотке:

- теоретическое значение;

- действительное значение.

Коэффициент трансформации:

.

Ток первичной обмотки:

- теоретическое значение;

- действительное значение.

Теоретическое значение типовой мощности трансформатора идеального выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС.

 Скачать реферат