Ingineria reglării automate

1. Tema de proiect

1.1. Proiectarea unui sistem de reglare automată de reglarea turaţiei unui motor de curent continuu utilizând regulatoare convenţionale

Motorul de curent continuu are excitaţia independentă şi e comandat pe indus (rotor). Tensiunea indusului e furnizată de un element de execuţie cu punte bifazată cu tiristoare utilizând o structură de reglare în cascadă cu regulatoare convenţionale sau cu structură hibridă cu un regulator convenţional sau o structură hibridă cu un regulator convenţional şi un regulator numeric.

Datele sistemului de acţionare cu motorul de curent continuu sunt următoarele:

- tensiunea nominală Un= 440 [V c. c.]

- turaţia nominală nn= 3000 [rot / min]

- randamentul motorului  = 0,77=77%

- puterea nominală Pn= 11 [kW]

- momentul de inerţie al rotorului GDr2 = 2.5 [kg•m2 ]

- momentul de inerţie a sarcinii GDs2 = 1.6 - x = 2.774 [kg•m2]

unde x se determină cu următoarea relaţie

x = 0.7 + 0.05 ( xp - 0.7), xp = 21 => x = 1,715

Perturbaţia principală e cuplul rezistent tip treaptă.

1.2. Proiectarea unui sistem de reglare automată numeric a puterii reactive a generatorului sincron

Motoarele sincrone cu puterea nominală de la 100 kW – 200 kW sunt utilizate în industrie pentru acţionarea unor maşini de lucru cu mare putere cu turaţie constantă. Datorită parametrilor energetici superiori (randament, cos , n), motoarele sincrone au primit o largă utilizare în industrie. Avantajul principal al motorului sincron faţă de alte tipuri de motoare constă în faptul că poate furniza energie activă în reţea, îmbunătăţind factorul de putere al reţelei de alimentare.

Ca urmare a îmbunătăţirii factorului de putere se reduc pierderile de energie în reţeaua de alimentare. Problema care se repune în prezent la acţionarea motoarelor sincrone constă în reglarea automată a excitaţiei motorului sincron, care să conducă la pierderi minime.

În cadrul acestui proiect se va proiecta un SRA numeric a puterii reactive a motorului sincron.

Datele motorului sincron sunt:

- puterea aparentă nominală Sn = 4.5 [kVA]

- puterea reactivă nominală Qn = 3000 VAR = 3 [kVAR]

- tensiunea de excitaţie nominală Uex n = 60 [V]

- semnalul de comandă a sistemului de reglare Uu= 0  10 [V c. c.]

1.3. Performanţele impuse SRA sunt:

- suprareglaj la intrare treaptă  = 8 %

- curentul de pornire se impune a fi limitat la valoarea I l = 1.8 In

- eroarea staţionară pentru intrare treaptă st = 0

- eroarea staţionară la o intrare treaptă a sarcinii st = 0

- precizia reglării p =  5 % raportat la sarcina minimă când viteza variază de la 0 la valoarea nominală a vitezei

- tensiunea reţelei de alimentare variază în limitele  5 %

- temperatura mediului ambiant 10  40 o C

1.4. Cerinţe

1. Identificarea funcţiei de transfer a motorului.

2. Schema funcţională si funcţia de transfer a buclei interioare de reglare.

3. Schema funcţională si funcţia de transfer a buclei exterioare de reglare.

4. Schema funcţională si funcţia de transfer echivalentă buclei interioare şi exterioare.

5. Ecuaţiile de funcţionare ale procesului condus respectiv a motorului de curent continuu în modelul ISO.

6. Funcţia de transfer a procesului condus în modelul IO.

7. Alegerea şi acordarea regulatoarelor.

8. Funcţia de transfer a regulatorului de curent din bucla interioară şi parametrii de acord al regulatorului calculat după criteriul modulului, varianta Kessler.

9. Funcţia de transfer a regulatorului de turaţie de pe bucla exterioara si parametrii de acord ai regulatorului ales după criteriul simetriei şi determinarea valorilor parametrilor (rezistenţe, capacităţi) ale regulatorului de turaţie realizat cu AO.

10. Calculul regulatorului numeric de turaţie care înlocuieşte regulatorul analogic de turaţie din bucla exterioară.

11. Bucla interioară se testează la o variaţie de tip treaptă a semnalului de intrare.

12. Bucla exterioară se testează la o variaţie tip treaptă şi rampă a semnalului de intrare (referinţă).