Постоянную времени тиристорного преобразователя принимаем равной 0.007 с — время, достаточное для восстановления запирающих свойств тиристоров после прохождения полуволны напряжения через 0.

Определим активное сопротивление фазы трансформатора:

Ом (4.7)

где В (4.8)

Тогда полное сопротивление фазы трансформатора составит:

Ом, (4.9)

а индуктивное сопротивление фазы трансформатора составит:

Ом (4.10)

Тогда индуктивность фазы трансформатора составит:

Гн (4.11)

Определим индуктивность якоря двигателя по эмпирической формуле:

Гн (4.12)

где p = 2 — число пар полюсов двигателя.

Определим суммарную индуктивность якорной цепи двигателя:

L? = Lср + 2Lтр + Lяд = 0.75 + 2 * 0.02892 + 2 = 2.808 мГн (4.13)

Определим суммарное активное сопротивление якорной цепи двигателя:

R? = Rяд + rср + a * rд + b * rтр + c * rур + rк (4.14)

где rср — активное сопротивление сглаживающего реактора;

rд — динамическое сопротивление тиристоров;

rур — активное сопротивление уравнительного реактора;

rк — коммутационное сопротивление;

a = 2, b = 2, c = 1 — коэффициенты, зависящие от схемы

выпрямления напряжения.

Ом (4.15)

Ом (4.16)

rд = 0.45 * 10-3 Ом — по паспортным данным (4.17)

Подставив (4.15) — (4.17) в (4.14), получим:

R? = (21.5 + 0.062 + 2 * 0.45 + 2 * 0.186 + 1 * 0.62 + 8.68) * * 10-3 = 31.576 * 10-3 Ом (4.18)

Определим граничный угол отпирания тиристоров:

(4.19)

где Се’ — коэффициент пропорциональности между скоростью и ЭДС двигателя.

(4.20)

Тогда, подставив (4.20) в (4.19), получим граничный угол отпирания тиристоров равным:

(4.21)

Определим постоянные времени полученной системы.

Электромагнитная постоянная якорной цепи двигателя:

с (4.22)

Электромагнитная постоянная якоря двигателя:

с (4.23)

Электромеханическая постоянная системы:

с (4.24)

где J? = Kj * Jäâ = 2.5 * 8.25 = 20.625 кг*м2 (4.25)

Kj — коэффициент динамичности системы электропривода, показывающий во сколько раз система электропривода инерционней, чем двигатель. Для тяжелых токарных станков 2 ? Kj ? 3.

Результаты вычислений сведем в таблицу.

Таблица 4.1 — Динамические параметры системы

5. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Для обеспечения требуемых статических и динамических параметров определим требуемую структуру системы.

Поскольку необходимо регулировать мощность резания, то система должна иметь контур мощности.

Так как требуется хорошая динамика, то необходимы контура тока и скорости.

Поскольку требований к статической ошибке по скорости не предъявляется, то можно использовать пропорциональный (П) регулятор скорости. Регулятор тока в любом случае — пропорционально—интегральный (ПИ).

Поскольку основным требованием к мощности является стабилизация ее на заданном уровне с точностью 5%, то необходимо применить пропорционально—интегрально—дифференциальный (ПИД) —регулятор мощности, если при этом интегральная и дифференциальная части регулятора будут значимы.

Исходя из вышеизложенного, можно провести синтез соответствующей системы регулирования — трехконтурной, с внутренними контурами тока и скорости двигателя и с внешним контуром мощности резания.

5.1. Расчет контура тока

Структурная схема контура тока приведена на Рис. 5.1.

Регулятор тока организован по пропорционально-интегральному (ПИ) закону управления с настройкой на модульный оптимум. Регулятор для обеспечения требуемых динамических параметров должен компенсировать электромагнитную постоянную времени системы Тэ, а также малую постоянную времени контура тока Тот.

Тогда передаточная функция регулятора тока будет иметь вид:

(5.1)

где ?рт — постоянная времени токового контура;

(5.2)

Крт — пропорциональная часть регулятора тока, определяется по формуле:

(5.3)

где Тот — малая постоянная времени токового контура;

Тот = 2 * Т? = 2 * 0.007 = 0.014 с (5.4)

Кот — коэффициент обратной связи по току, определяется по формуле:

Кот = Кдт * Кш = 60.95 * 1.875*10-4 = 1.143 * 10-2 (5.5)

где Кдт — коэффициент усиления датчика тока;

(5.6)