К.т.н. Каверин В.В., Альжанова Д.К.

Карагандинский государственный технический университет

Параметрическая оптимизация регулятора скорости электропривода постоянного тока в режиме динамического торможения.

Современные машины и механизмы горного производства оснащены регулируемым четырёхквадрантным электроприводом постоянного тока. Учитывая, что генераторный режим электроприводов анализируемого класса машин и механизмов используется в основном для спуска груза, управления движением механизма под уклон в технологических режимах или минимизации времени торможения и сокращения тормозного пути в аварийных режимах [1] необходимо регулировать электромагнитный момент и угловую скорость. Распространение в анализируемых классах машин и механизмов получил регулируемый электропривод средней мощности до 100 кВт [2].

Исследование динамических характеристик регулируемого электропривода выполняется с учётом следующих допущений:

- температура электродвигателя имеет постоянное значение и соответствует работе электропривода при номинальных параметрах;

- маховые массы учитываются только геометрическими размерами ротора электродвигателя;

- магнитный поток постоянный и равен номинальной величине.

Основными требованиями к динамическим показателям качества регулирования электропривода является величина перерегулирования, время регулирования и число колебаний [3]. Параметрическая оптимизация регулятора скорости электропривода в тормозном режиме выполнялась для электродвигателя серии 4ПФ112S, технические характеристики которого представлены в таблице 1.

Для построения систем регулирования в режиме динамического торможения машин и механизмов, где с использованием генераторных режимов реализуется технологическая операция спуска груза достаточно одноконтурной системы регулирования с обратной связью по скорости.

Таблица 1. Технические характеристики электродвигателя серии 4ПФ112S

Марка электродвигателя	РН, кВт	wЭД Н, рад/сек	ЕЯ Н, В	IЯ Н, А	МН, Н×м	К*ФН, Вб	LЯS, мГн	RЯS, Ом	J, кг×м2
4ПФ112S	5,5	159	393	15	35,03	2,5	6,59	3,13	0,045

Объясняется это отсутствием высокодинамичных с большой амплитудой возмущающих воздействий. В соответствии с рекомендациями, изложенными в [3], в системе используется пропорционально – интегральный регулятор. Функциональная схема одноконтурной системы автоматического регулирования по скорости представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы автоматического регулирования по скорости.

Обобщённая передаточная функция системы регулирования скорости по задающему воздействию, имеет вид

,

(1)

где Т_Р и К_Р постоянная времени и статический коэффициент передачи регулятора скорости соответственно.

В процессе параметрической оптимизации регулятора контура скорости использованы корневые методы с диаграммой Вышнеградского. В связи с этим передаточная функция системы преобразуется в следующую форму.

,

(2)

С использованием табличного редактора Excel и пакета прикладных программ Matlab 7.0 получены диаграммы качества для электродвигателей, технические характеристики, которых представлены в таблице 1. Зависимости равного значения затухания для электродвигателя 4ПФ112S в функции К_Р и Т_Р представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Диаграммы качества для контура регулирования скорости

На рисунке 2 представлены линии равного значения затухания для перерегулирования s = 2, 5 и 7% системы с обратной связью по скорости.

По рекомендациям [3] наибольшая степень устойчивости соответствующая η₀=1 имеет место в точке "С" с координатами А=В=3.

Таким образом, в результате параметрической оптимизации получены диаграммы качества для контура регулирования скорости с диаграммами параметров регулятора Т_Р и К_Р. С использованием табличного редактора Excel определены численные значения коэффициентов А и В соответствующие перерегулированию 2, 5, 7 % для электродвигателя марки 4ПФ112S.

Литература

1. Норматив по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов //Утверждено Госпроматомнадзором СССР. – М., 1990. – 102с.

2. Томас Хьюрманн, «Айкхофф Бербаутехник ГмбХ», журнал «Глюкауф», 2006, №4, - 18-21с.

3. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. Издание третье, исправленное. - М.: Издательство «Наука»,, 1975, 768 стр.