Другие предметы \ Технические средства автоматики

Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости, страница 3

Ключи работают одновременно, т.е., например, на первом интервале замкнуты ключи К1 и К3 и на левый зажим якоря подан плюс, а на втором интервале замкнуты ключи К2 и К4 и левый зажим подан минус источника. В результате к двигателю подается напряжение . Считая g=t1/tц и учитывая, что t2=tц-t1, получим Uср=(2g-1)U. Следовательно механическая характеристика определится выражением wср=((2g-1)/kэм)U – (Rя/kэм2)M. Изменяя g, можно изменить не только значение, но и направление угловой скорости. При 1³g³0,5 угловая скорость пр холостом ходе положительна, при 0,5³g³0 она отрицательна.

По техническим данным ДПТ СЛ-621 можно сформулировать технические требования к устройству управления:

1.  Устройство управления должно обеспечивать угловую скорость, как положительную, так и отрицательную. При этом диапазон изменения частоты вращения должен находиться в диапазоне ±Wmax рад/сек.

2.  Номинальное напряжение подводимое к двигателю должно обеспечиваться порядка 110В.

3.  Полная электрическая мощность, подводимая к двигателю равна P=U(Iя+Iв)=110В*2,46А=270,6Вт. Соответственно наше устройство управления должно быть способно обеспечить данную мощность.

4.  Номинальные значения токов в моменты запуска и торможения будут превышаться. Как видно в нашем случае Iторм=3,086А – что превышает номинальное значение чем в 1,342 раза.

5.  Выбор транзисторов К1-К4, а также  4-х диодов обуславливается, величиной напряжения питания, максимального тока двигателя.

6.  Во всех предыдущих пунктах необходимо также учитывать и погрешности.

VII.  Составление математической модели технической системы.

Передаточная функция двигателя будет иметь вид:

;

 рад/с;

Электромагнитный коэффициент (для ДПТ с независимым возбуждением)

;

Электромеханическая постоянная времени ДПТ:

с;

Индуктивность якоря (в связи с отсутствием каталожных данных об индуктивности обмотки якоря, определяем по след формуле, где принимаем

Гн;

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря:

c;

Передаточный коэффициент двигателя при управлении скоростью равен:

;

Таким образом, передаточная функция двигателя будет:

.

VIII.  Выбор параметров усилителя мощности.

При использовании двигателя постоянного тока практически единственным возможным способом регулирования скорости является импульсное управление. Как правило, в технике электропривода используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Усилитель мощности должен представлять собой широтно-импульсный преобразователь, который питается от сети 380В, 50Гц.  Входной ток и напряжение преобразователя: Iвх = 1мА,

Uвх = ±10В. Выходной ток и напряжение: Iвых = 0,3А, Uвых = 110В + 20%.  Частота модуляции составляет 1кГц ( при использовании тиристорных ключей), соответственно, Тц = 1мс.

Передаточная функция усилителя мощности имеет вид:

,где , .

После соответствующих подстановок передаточная функция усилителя

.


IX.  Механические характеристики двигателя.

Механические характеристики – зависимость n=f(M), при U=const, R=const.

Механические характеристики двигателя при импульсном управлении определяются следующим выражением: .

Н*м/А.

Естественные характеристики можно построить из формулы:

.

Исходя из этого выражения, построим механические характеристики двигателя для всех режимов работы (рис.5).

Рис. 5. Механические характеристики двигателя для всех режимов работы.

X.  Моделирование динамических процессов в технической системе (частота, момент, ток).

Результирующая схема моделирования будет иметь вид:

Рис. 6. Схема моделирования ДПТ на основе ШИП.

Процесс на выходе – зависимость частоты от времени (рис.7).

Рис. 7. График зависимости частоты от времени.

Рис. 8. График зависимости момента от времени.

Рис. 9. График зависимости тока от времени.

Переходные процессы для тока и момента похожи, т.к. момент с током в ДВТ связаны через линейное соотношение.

Заключение.

По заданному моменту нагрузки и построенной по исходным данным тахограмме для системы стабилизации скорости выбран ДПТ СЛ-621. Для изменения частоты вращения двигателя используется широтно-импульсное управление. Проверка по теплу показала, что выбранный двигатель не будет перегреваться при работе в соответствии с заданной тахограммой. Следовательно, СЛ-621 может использоваться в указанной системе.


Список литературы.

1.  Волков Н. И., Миловзоров В. П. Электромашинные устройства автоматики. М.: Высшая школа, 1986.

2.  Курс лекций по ТСА за 7-ой учебный семестр 2007-2008 учебного года. НТГУ, 2007.

Скачать файл