Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости. Разработка функциональной схемы управления двигателем

1.  Формулировка задания

По заданной тахограмме и моменту нагрузки, выбрать тип и мощность двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости.

Порядок выполнения работы:

1.На основании тахограмм и момента нагрузки М_наг рассчитать среднеквадратичную мощность и сделать предварительный выбор двигателя.

2.Рассчитать и построить диаграммы токов и моментов при пуске, торможении и установившемся движении ( принять момент пуска и торможения М_П = М_Т = 3*М_наг).

3.Выполнить проверку выбранного двигателя по теплу, используя метод эквивалентного тока или момента.

4.   Выбрать и обосновать способ управления двигателем.

5.  Разработать функциональную схему управления двигателем.

2.  Исходные данные

Вариант выбирается по номеру зачетки – NL (09).

Исходные данные

Таблица 1

N	Ω1	Ω2	Ω3	Ω4	Ω5	Ω6	Ω7
0	20	-30	40	-50	60	-70	80
L	tи1	tи2	tи3	tи4	tи5	Tи6	tи7
9	3	5	7	9	7	5	3

Длительность паузы в работе двигателя равна 0,5 сек., момент нагрузки M_нагр. – 0,45 Н×м.

Рис 1. Тахограмма двигателя

3.  Предварительный выбор двигателя

Выбор двигателя для привода различных систем автоматики является одним из основных этапов проектирования системы. Это объясняется тем, что двигатель, с одной стороны, определяет тип, параметры и мощность предшествующих каскадов усилителей, а также мощность источника энергии и пускорегулирующей аппаратуры. С другой стороны, именно от двигателя зависят динамические качества системы, которые он в состоянии обеспечить. Никакая система управления, никакие корректирующие устройства не могут создать требуемые вращающие моменты, угловые скорости и ускорения механизма, если они не обеспечены энергетикой самой конструкции силового, конечного узла системы, каким является двигатель.

Двигатель выбирают по следующим показателям: роду тока, номинальному напряжению, мощности и частоте вращения, жесткости (мягкости) характеристики, регулировочным свойствам и т. п. Стремятся выбрать наиболее простой двигатель по устройству и управлению, надежный  и имеющий наименьшие мощность, массу, стоимость.       

В данном курсовом проекте выбор двигателя производится по среднеквадратичной мощности и частоте вращения.

На основании тахограмм и момента нагрузки Мнагр. рассчитывается среднеквадратичная мощность и делатся предварительный выбор двигателя с близким значением мощности.

Рассчитаем полную длительность цикла работы ДПТ:

Получаем T=T_Ц = 42.5 c.

Частота вращения двигателя  в оборотах в минуту:

Максимальная  частота вращения двигателя, развиваемая ДПТ:

об/мин.

Среднеквадратичная мощность двигателя:

где  – полная механическая мощность, развиваемая двигателем в интервал времени , причем

P=Р_Ср.кв. =22.716Вт

Значит, имеем следующие параметры ДПТ: Р_{Ср кв}≥22.716Вт, nмах≥763.944 об/мин

Выберем  конкретный ДПТ, основываясь на предыдущих соотношениях: СЛ-361

Основные технические данные  на ДПТ  СЛ-361

Таблица 2

Номинальное напряжение, В	110
Номинальная мощность, Вт	50
Номинальный ток возбуждения, А	0.8
Номинальный ток якоря, А	0.85
Номинальная частота вращения, об/мин	3000
Номинальный вращающий момент, Н*м лдашашаННН*см	0.16
Момент инерции якоря, кг*м2	0.00007
Пусковой момент, Н*м	0.4
Статический момент трения, Н*м	0.013
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом ОоОм	1160
Сопротивление обмотки якоря, Ом	20.5
Коэффициент самоиндукции якоря	115

4.  Расчет частоты вращения и момента инерции с редуктором

     (КПД 75%)

Исходя из того, что расчетное значение частоты вращения меньше номинальной частоты вращения двигателя, целесообразно использовать редуктор.

При приведении момента механизма к оси двигателя исходят из условия сохранения затрачиваемой мощности: По номинальной частоте вращения двигателя n_ном  и максимально необходимой частоте вращения вала нагрузки n_c определяют передаточное отношение редуктора:

i_p =n_ном / n_c  = 3.927

Статический момент механизма, приведенный к валу двигателя:

= 0.471Н*м

5.  Расчет токов и моментов при пуске, торможении и установившемся движении

     Установившеяся  значение тока:

Iуст =Iномя + Iномв = 1.65А

Ток при пуске и торможении:

 5.366А

Момент при пуске и торможении:

 1.35 Н*м

Установившеяся  значение момента:

Mуст =Мнагр= 0.45 Н*м

 6. Расчет и построение диаграмм токов и моментов при пуске, торможении и установившемся движении

Время торможения для каждого момента времени:

                                                                                                                                          Таблица 3

tторм1, мс	tторм2, мс	tторм3, мс	tторм4, мс	tторм5, мс	tторм6, мс	tторм7, мс
1.027	1.541	2.054	2.568	3.081	3.595	4.109

Время пуска для каждого момента времени:

       

Таблица 4

tпуск1, мс	tпуск2, мс	tпуск3, мс	tпуск4, мс	tпуск5, мс	tпуск6, мс	tпуск7, мс
1.047	1.571	2.094	2.618	3.141	3.665	4.188

Рис. 2. Диаграммы моментов ДПТ

Рис. 3. Диаграммы токов ДПТ

6.  Проверка выбранного двигателя по теплу

При продолжительной переменной нагрузке проверку предварительно выбранного двигателя следует производить по нагреву путем определения наибольшего превышения температуры τmax за цикл и сравнить его с допустимым превышением τдоп.

При этом должно быть соблюдено условие

τmax <= τдоп.

Проверка мощности двигателя связана с построением кривой нагрева