Экспериментальное исследование электроприводов

Для включения возбудителя в работу предусмотрен переключатель SA1 «Разрешение». При срабатывании внутренней защиты возбудителя на лицевой панели модуля загорается светодиод «Защита».Рисунок 2.5 – Модуль А13Согласно рисунку 2.1 система работает следующим образом. На вход всей системы подается фазное переменное напряжение 380 В. Далее оно протекает через автоматический выключатель QF, через который запитаны силовые цепи, а также трансформатор напряжения TV и автоматический выключатель QF1. После них стоит измеритель мощности DM24 (используется в системе для контроля параметров электропривода) и контактором КМ1.Следующим блоком идет тиристорный преобразователь UZ1 и UZB.Нагрузка на валу двигателя М1 обеспечивается НУ, выполненным на базе двигателя постоянного тока М. Включение и отключение силовой части электропривода нагрузочной машины, осуществляется магнитным пускателем КМ2. Индикация частоты вращения вала и момента нагрузочной машины осуществляется приборами «М» и «ω».Режим работы нагрузочного устройства НУ выбирается положением переключателя SA1.НУ может работать с обратной связью по току якоря двигателя, обеспечивая поддержание момента или с обратной связью по скорости, обеспечивая поддержание скорости (наш вариант).Преобразователь частоты UZ1 и UZB подключен к сети контактором КМ2 клеммами A3, B3, C3. На основании приведенной выше принципиальной электрической схемы диагностируемой системы составим функциональную схему с применением следующих допущений:каждый функциональный элемент модели может иметь конечное множество входных сигналов и только один выходной сигнал;для каждого функционального элемента модели известны функциональные зависимости между входными и выходными сигналами, а также их допустимые значения;внешние входные сигналы функционального элемента всегда принимают только допустимые значения;линии связи между функциональными элементами модели абсолютно надежны и должны соответствовать направленной взаимосвязи элементов принципиальной электрической или функциональной схемы объекта диагностирования;если выходной сигнал k-го функционального элемента модели является входным для j-го элемента, то допустимые значения этих сигналов совпадают;при выходе за пределы допустимых значений хотя бы одного из входных сигналов на выходе функционального элемента появляется недопустимый сигнал;Функциональный элемент модели считается дефектным (неисправным, неработоспособным, неправильно функционирующим), если при допустимых входных сигналах на выходе элемента появляется недопустимый сигнал.Допустимыми сигналами считаются сигналы, все параметры которых принадлежат области их допустимых значений. Если же значение хотя бы одного из указанных параметров выходит за область его допустимых значений, то сигналы считаются недопустимыми.Функциональная схема, состоящая из 33 элементов, системы ТП-Д (MENTOR mp) приведена на рисунке 2.6. Расшифровка условных обозначений представлена в таблице 2.2в которой указаны требуемые величины для метода половинного разбиения.Рисунок 2.6 – Функциональная схема элементов системыТаблица 2.2 – Вероятность выхода из строя элементовNэл-таНаименованиеУсл.обозн.Вероятность p(ei)НадежностьZ1Панель кнопочнаяКП0,07452575220Z2СелекторСЗ0,10162602300Z3Релейный элементРЭ 10,001355014Z4Релейный элементРЭ 20,001016263Z5РампаРампа0,003048789Z6Регулятор скоростиРС0,0182926854Z7Блок ограниченияБО0,0088075926Z8Блок перегрузки (по току)БОП0,0060975618Z9Сумматор0,0054200516Z10Регулятор токаРТ0,0108401132Z11Калькулятор потокаКП0,0182926854Z12Модулятор шинМШ0,0223577266Z13Регулятор потокаРП0,0254065075Z14Автономный инвертор напряженияАИН0,001693775Z15Звено постоянного токаЗПТ0,0050813015Z16Выпрямитель фазы ABa0,03387534100Z17Выпрямитель фазы BBb0,0321815795Z18Выпрямитель фазы CBc0,0271002780Z19Индуктивная обмоткафазы ALa0,0237127470Z20Индуктивная обмоткафазы BLb0,0203252060Z21Индуктивная обмоткафазы CLc0,0186314455Z22Ключфазы AKMa0,0169376750Z23Ключфазы BKMb0,0152439045Z24Ключфазы CKMc0,0135501440Z25Выключатель со стороны фазы AQFa0,0118563735Z26Выключатель со стороны фазы BQFb0,010162630Z27Выключатель со стороны фазы CQFc0,008468825Z28СтаторМ1С0,1693767500Z29РоторМ1Р0,1659892490Z30ЭнкодерЭ0,003387510Z31Датчик токаДТ0,006775120Z32Модуль расчета токаМРТ0,0508130150Z33Датчик тока якоряДТЯ0,0054200520Построение графа, который представлен на рисунке 2.7 и расчет ТФН выполняются методом половинного разбиения и учитывается вероятность отказ. Первой выполняется проверка элемента с минимальной функцией предпочтения. Таким элементом является Z14:W2=0,068766938. После проверки модель разделилась на два множества: 7 и 27 элементов соответственно с одним общим элементом Z14.Рисунок 2.7–Граф алгоритма поиска неисправности системы3. Обеспечение работы в заданных режимахДля проведения расчетов по обеспечению работы в заданных режимах составим схему электропривода ТП-Д, которая представлена на рисунке 3.1.Рисунок 3.1 – Схема электропривода ТП-ДСтатическая ошибка системы ТП-Д без обратной связи по скорости при увеличении тока до номинального значения определяется падением скорости из уравнения скоростной характеристики рад/сОтносительная ошибка по скорости в разомкнутой системе % Но при минимальной скорости 10 рад/с для диапазона 10:1 ошибка составит 57 %.Коэффициент передачи ТП для линейной регулировочной характеристики (при номинальном напряжении ТП Uп.н = 440 В, напряжении управления Uу.п = Uу.п.н = 10 В):Коэффициент передачи датчика скорости Кс при напряжении датчика скорости UОС:ВсПередаточный коэффициент двигателя: 1/ВсТребуемый коэффициент усиления разомкнутой системыКоэффициент усилителя kу.з в замкнутой САР при данных значениях параметров из условия заданной статической точности равен Для получения заданной точности поддержания скорости в системе ТП-Д рассчитан коэффициент усиления усилителя.ЗаключениеПроведен литературный обзор в области автоматизированного электропривода, тиристорных преобразователей, технического диагностированияэлектропривода. В качестве основных источников применялись электронные ресурсы aep.susu.ru и eLIBRARY.RU.Тема технического диагностирования электропривода в последние годы становится наиболее актуальной в мире, первое место по публикациям данной тематики в мире занимает Франция. В данной работе проведено техническое диагностирование системы ТП-Д, с разработкой функциональной схемыиз 33 элементов и построением графа методом половинного разбиения с учетом вероятности отказа, а также рассчитана таблица функций неисправностей. Техническое диагностирование системы выявило, что при разных технических весах элементов и равных ценах их элементарных проверок минимальная функция предпочтения составила W2=0,068, что соответствует элементу Z14, а максимальная функция предпочтения составила W2= 0,982, что соответствует элементу Z7.Также проведены расчеты обеспечения работы в заданных режимах: на полной, пониженной, минимальной скоростях с максимально допустимым моментом и др.Проведено моделирование системы АЭП в программе Ansys.Все полученные результаты сравнивались с результаты лабораторных испытаний.Список литературыБутаков, С.М. Экспериментальные исследования в электроэнергетических системах: учебное пособие / С.М. Бутаков, А.Н. Горожанкин, А.Е. Бычков, Н.Ю. Сидоренко. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. – 36 с.Драчев, Г.И. Теория электропривода Ч. 1 : учеб. пособие / Г.И. Драчев. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. – 205 с. Драчев, Г.И. Теория электропривода Ч. 2 : учеб. пособие / Г.И. Драчев. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2006. – 202 с. Драчев, Г.И. Теория электропривода. Примеры расчетов: учеб. пособие по специальности 140604 "Электропривод и автоматика пром. установок и технол. комплексов" / Г.И. Драчев и др. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. – 178 с. Драчев, Г.И. Теория электропривода: учебное пособие к лабораторным работам / Г.И. Драчев, А.Е. Бычков, А.Н. Шишков. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015. – 145 с. Осипов, О.И., Усынин, Ю.С. Техническая диагностика автоматизированных электроприводов / О.И. Осипов, Ю.С. Усынин. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 161 с. Усынин, Ю.С. Системы управления электроприводов. Лабораторный практикум по асинхронным электроприводам. Обучающая электронная программа. – Челябинск, 2013.