Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости, страница 2

-  заданный тормозящий (пусковой) момент  не должен превышать пусковой момент двигателя, определенный производителем.

⇒

Исходя из вышеприведенных требований к ДВТ выберем СЛ-621, обладающий следующими характеристиками:

Таблица 4. Характеристики ДПТ СЛ-621.

Номинальное напряжение, В	110
Номинальная мощность, Вт	172
Номинальный ток возбуждения, А	0,16
Номинальный ток якоря, А	2,3
Номинальная частота вращения, об/мин	2400
Номинальный вращающийся момент, Н*м	0,7
Пусковой момент, Н*м	1,25
Момент инерции якоря, кг*см2	6,75
Статический момент трения, Н*м	0,038
Сопротивление обмотки якоря, Ом	3
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	560
Коэффициент самоиндукции якоря	35

Расчет частоты вращения двигателя и вращающего момента с редуктором (КПД – 75%):

, где j – передаточное число редуктора, тогда

,

, где  - КПД редуктора.

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

Момент сопротивления М_с , который должен преодолевать двигатель, складывается из нагрузочного момента М_наг , приведенного к валу двигателя, и статического момента трения самого двигателя М_тр:

.

При изменении угловой скорости возникает динамический момент , обусловленный моментом инерции вращающихся частей:

, где  - момент инерции якоря.

Момент пуска по условию равен:

Момент при пуске:

Момент торможения по условию равен:

Момент при торможении равен:

Момент при установившемся движении:

Время пуска для каждого момента времени рассчитывается по формуле:

Время торможения для каждого момента времени рассчитывается по формуле:

Значения времен разгона и времен торможения приведены в таблице 5.

Таблица 5.

№	1	2	3	4	5	6	7
tпск,ms	0,073	0,146	0,219	0,146	0,073	0,073	0,146
tстп,ms	0,036	0,072	0,108	0,072	0,036	0,036	0,072

Номинальный ток якоря и вращающий момент связаны соотношением

, следовательно, расчет токов при пуске, торможении и в установившемся режиме имеет вид:

;

 А;

 А.

Рис. 2. Временная диаграмма моментов двигателя.

Рис. 3. Диаграмма токов в двигателе.

V.  Оценка тепловой нагрузки двигателя постоянного тока.

Таблица 6.

n	1	2	3	4	5	6	7
	0,016	0,031	0,047	0,031	0,016	0,016	0,031
	0,032	0,063	0,095	0,063	0,032	0,032	0,063
	0,107	0,157	0,095	0,157	0,107	0,164	0,101
Сумма	0,155	0,251	0,237	0,251	0,155	0,212	0,195

Н*м,

Н

Т.к. , следовательно, двигатель не будет перегреваться.

VI.  Выбор способа управления двигателем.

Для управления частотой вращения ДПТ можно использовать следующие системы: генератор–двигатель (Г–Д), электромашинный усилитель–двигатель (ЭМУ–Д), магнитный усилитель–двигатель (МУ–Д), управляемый выпрямитель–двигатель (УВ–Д), широтно-импульсный преобразователь–двигатель (ШИП–Д).

Импульсное управление ДПТ с помощью ШИП на транзисторных ключах позволяет создавать системы управления, не уступающие по точности и диапазону регулирования системам Г–Д, ЭМУ–Д, МУ–Д, а по экономичности и массогабаритным показателям намного превосходящие их. Система ШИП–Д обладает близкими с системой УВ-Д показателями.

В качестве устройства управления двигателя будем использовать реверсивный широтно-импульсный преобразователь (рис. 4).

Рис. 4. Реверсивный широтно-импульсный преобразователь

Управление осуществляется по мостовой схеме, образованной четырьмя транзисторными ключами, к одной диагонали которой подведено напряжение питающей сети, а к другой присоединён якорь двигателя.

Диоды служат для замыкания цепи якоря через источник напряжения в те отрезки времени, когда ток якоря течёт под действием ЭДС самоиндукции навстречу напряжению источника.