Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости. Расчет среднеквадратичной мощности, выбор двигателя и способ управления. Моделирование динамических процессов в технической системе, страница 2

пусковой момент двигателя равен, Н^. м:         =3.5M_нагр=0.875;

момент торможения, Н·м:                                 =3.5M_нагр=0.875;

установившийся момент, Н·м:                         М_уст= М_нагр+ М_тр=0.25+0.038=0.288

момент сопротивления, Н·м:                            М_с= М_нагр+ М_тр=0.25+0.038=0.288

момент при пуске, Н·м:                                    

момент при торможении, Н·м:                        

Диаграмма моментов изображена на рис.2.

Времена разгона и торможения двигателя, приведенные в табл.2,  найдены по формулам:

.

M, Нм   t, c

Рис.2. Диаграмма моментов

Номинальный ток якоря и вращающий момент связаны соотношением

Расчет токов при пуске, торможении и установившемся режиме:

;

;

;

.

Диаграмма токов изображена на рис.3.

I, А   t, c

Рис.3. Диаграмма токов

4.Оценка тепловой нагрузки

Для проверки выбранного двигателя по теплу используется метод эквивалентных моментов.

Эквивалентный момент двигателя равен

 Н·м

Эквивалентный момент меньше номинального (0.7 Н·м), следовательно, двигатель не будет перегреваться при заданном режиме работы.

5.Выбор способа управления двигателем

Управление ДПТ осуществляется с помощью следующих средств: широтно-импульсный преобразователь (ШИП), электромашинный усилитель (ЭМУ (компактный каскадный двигатель, коэффициент передачи достигает 10000, требует регулярного обслуживания)), магнитный усилитель (МУ (работает от сети переменного тока и в любых средах, громоздкое устройство)),  генератор (имеет большую установленную мощность, очень невысокий коэффициент обратной связи), мощный усилитель постоянного тока (МУПТ (используется для двигателей малой мощности (порядка 10 Вт))) и управляемый выпрямитель (УВ(регулирование с высоким КПД, частота импульсов зависит от напряжения сети)).

Импульсное управление ДПТ с помощью ШИП на транзисторных ключах, позволяют создавать системы управления, не уступающие по точности и диапазону регулирования таким системам управления, как системы ЭМУ-Д, Г-Д, и МУ-Д, а по экономичности и массогабаритным показателям превосходят их. Это обеспечивается свойством полупроводниковых приборов (тиристоров и транзисторов) работать в ключевом режиме, со временем перехода от закрытого состояния в открытое и обратно за микросекунды, что и позволяет осуществить импульсное управление двигателями.

Так как мощность двигателя СЛ-621 порядка сотни ватт, и необходимо обеспечивать положительную и отрицательную угловую скорость вращения, а также учитывая достоинства импульсного управления, для построения системы стабилизации скорости ДПТ используется система с ШИП.

Реверсное управление двигателем при импульсном методе осуществляется по мостовой схеме ШИП (рис.4.), образованной четырьмя транзисторными ключами, к одной диагонали, которой подведено напряжение питающей сети, а к другой присоединен якорь двигателя.

Диоды служат для замыкания цепи якоря через источник напряжения в те отрезки времени, когда ток якоря течет под действием ЭДС самоиндукции навстречу напряжению источника. Ключи работают одновременно, т.е. на первом интервале времени t₁ замкнуты, например ключи VT1 и VT3 и на верхний зажим якоря подан плюс, а на следующем интервале времени t₂ замкнуты  VT2 и VT4 и на верхний зажим подан минус источника.

Схема ШИП являются универсальной по способу широтно-импульсной модуляции. Любая полярность импульса напряжения на выходе ШИП по мостовой схеме достигается включением вентилей соответствующей диагонали моста (VТ1, VТ3 или VТ2, VТ4), а нулевая пауза в выходном напряжении – включением вентилей одной группы (катодной VТ1, VТ3 или анодной VТ2, VТ4). Эта схема - реверсивная. Она имеет четырехквадрантные внешние характеристики. Данное обстоятельство, обеспечивающее получение в нагрузке любых четырех сочетаний полярностей напряжения и тока, позволяет формировать в ней и чисто переменный ток, рассматривая его как периодически реверсируемый постоянный (однонаправленный) ток. Поэтому схема являются  преобразователем постоянного тока в переменный.