Выбор двигателя для САУ

Расчет номинальной мощности, выбор двигателя, редуктора. Определение оптимального передаточного числа редуктора. Проверочные соотношения момента инерции системы, приведенного к валу двигателя. Описание функциональной схемы электропривода переменного тока.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 25.08.2014
Размер файла 176,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

  • Содержание

Введение

  • 1. Расчет номинальной мощности двигателя
  • 2. Выбор двигателя
  • 3. Расчет оптимального передаточного числа редуктора
  • 4. Выбор редуктора
  • 5. Расчет момента инерции системы, приведенного к валу двигателя
  • 6. Проверочные соотношения
  • 7. Расчет передаточной функции двигателя
  • 8. Описание функциональной схемы электропривода переменного тока

Заключение

Литература

  • Приложение А. Основные технические характеристики используемых устройств

Введение

В данной работе была поставлена задача разработать электропривод постоянного тока, регулирующий скорость вращения нагрузки с данными параметрами:

Таблица 1 - Исходные данные

Момент сопротивления нагрузки Мн, Нм

Момент инерции нагрузки Jн, кг·м2

Максимальная скорость вращения нагрузки , рад/с

Максимальное ускорение нагрузки , рад/с2

0.5

50

4.8

0.2

Целью данной работы является разработка целиком законченного устройства, которое способно полностью обеспечить решение поставленной задачи.

  • 1. Расчет номинальной мощности двигателя

Номинальная мощность двигателя вычисляется по следующей формуле (см. [3]):

  • Выберем двигатель с запасом мощности не более 40%, т.е мощностью не более
  • 2. Выбор двигателя

Выбор двигателя производился на сайте [4]. Был выбран следующий двигатель:

  • Тип: Асинхронный трехфазный двигатель 56В-2

Данный двигатель представляет собой однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Мощность двигателя 130 Вт. Основные технические характеристики двигателя приведены в таблице А.1 (см. приложение А).

  • 3. Расчет оптимального передаточного числа редуктора
  • Величины зр и Jр точно не известны, поэтому примем зр = 0.7, Jр =0.3 Jдв

Оптимальное передаточное число редуктора вычисляется по следующей формуле (см. [3]):

  • 4. Выбор редуктора

Выбор редуктора производился на сайте [5]. Был выбран следующий редуктор:

  • Фирма: ТЦ «Редуктор»
  • Тип: 2-160/320М
  • Данный редуктор представляет собой цилиндро-червячный двухступенчатый редуктор с передаточным числом . Основные технические характеристики редуктора приведены в таблице А.2 (см. приложение А).
  • 5. Расчет момента инерции системы, приведенного к валу двигателя
  • Момент инерции системы, приведенный к валу двигателя, вычисляется по следующей формуле (см. [1]):
  • 6. Проверочные соотношения
  • 1. Проверочное соотношение мощностей.

Требуемый от двигателя момент вычисляется как сумма динамического и статического момента:

Проверочное соотношение мощностей:

  • 2. Проверочное соотношение моментов
  • : для двигателей переменного тока.
  • 3. Проверочное соотношение скоростей вращения:

Исходя из расчетов, данный двигатель подходит по перегрузочной способности, требуемой скорости, и его мощности достаточно для выполнения поставленной задачи.

  • 7. Расчет передаточной функции двигателя

Передаточная функция двигателя постоянного тока связывает между собой напряжение, подаваемое на двигатель, и скорость вращения вала двигателя, и при условии линеаризации рабочего участка механической характеристики двигателя с учетом влияния редуктора и нагрузки имеет вид (см. [1,2]):

,

  • где- коэффициент передачи, то есть коэффициент пропорциональности между напряжением питания и установившимся значением скорости вращения вала редуктора;

- электромеханическая постоянная времени, определяющая скорость переходного процесса.

определяется как произведение коэффициентов передачи соединенных последовательно двигателя и редуктора:

определяется следующим образом:

Коэффициент передачи редуктора определяется как число, обратное его передаточному числу:

Электромеханическая постоянная времени определяется следующим образом:

Таким образом, передаточная функция двигателя имеет вид:

  • 8. Описание функциональной схемы электропривода постоянного тока
  • Рисунок 8.1 - Функциональная схема электропривода постоянного тока: (ИЭ - промышленная сеть переменного тока, БП - блок питания, ЗУ - задающее устройство, ПЧ - преобразователь частоты, Тр - автотрансформатор, Д - электродвигатель переменного тока, Р - редуктор, Тг - тахогенератор, ОУ - объект управления)

От трехфазной промышленной сети переменного тока напряжение с амплитудой 380 В и частотой 50 Гц поступает на блок питания, который преобразует его в постоянное напряжение 24 В, необходимое для питания контроллера. Контроллер является задающим устройством, с помощью которого можно регулировать скорость вращения двигателя. В зависимости от заданной скорости контроллер посылает соответствующие сигналы на частотный преобразователь, который осуществляет регулирование скорости вращения двигателя за счет изменения частоты питающего напряжения. На частотный преобразователь также подается напряжение питания с амплитудой 220 В и частотой 50 Гц, то есть номинальное для данного двигателя, которое получено с помощью трехфазного повышающего автотрансформатора. Затем напряжение с соответствующей частотой подается на двигатель переменного тока, обеспечивая необходимую скорость вращения. Вал двигателя на выходе связан с редуктором, который уменьшает скорость вращения вала до необходимой для вращения нагрузки. Также электропривод содержит устройство обратной связи - тахогенератор, который преобразует механическую энергию, то есть скорость вращения вала двигателя, в электрический сигнал соответствующей величины. Сигнал поступает на частотный преобразователь, и осуществляется сравнение требуемой скорости двигателя и реальной. В соответствии с этим преобразователь частоты соответствующим образом изменяет частоту.

Основные технические характеристики устройств приведены в приложении А.

Двигатель переменного тока представляет собой асинхронный двигатель. Двигатель содержит две обмотки, одна из которых размещается на статоре, а другая - на роторе. Обмотка статора является трехфазной, её фазы соединены по схеме «звезда». Схема включения двигателя приведена на рисунке 8.2.

  • Рисунок 8.2 - Схема включения асинхронного двигателя (1 - обмотка статора; 2 - ротор; 3 - обмотка ротора; U1 - напряжение питания; Е1 - ЭДС в обмотке статора; I1 - ток в обмотке статора; n2 - частота вращения ротора; М - вращающий момент)

Ротор данного двигателя является короткозамкнутым, то есть фазы его обмотки замкнуты накоротко. Двигатель содержит две пары полюсов.

  • Электромагнитный момент асинхронной машины создается в результате взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем, создаваемым обмоткой статора. Зависимость скорости вращения ротора от момента называется механической характеристикой. Её вид представлен на рисунке 8.3.
  • В данном электроприводе осуществляется управление скоростью с помощью изменения частоты питания. При этом механические характеристики смещаются параллельно относительно оси скоростей, то есть при уменьшении частоты уменьшается скорость вращения при неизменном моменте.

Рисунок 8.3 - Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя (f - частота питающего напряжения)

Заключение

Итогом работы является разработка электропривода постоянного тока, который способен обеспечить регулирование скорости вращения нагрузки с требуемыми параметрами.

Таблица 2 - Параметры электропривода

Момент сопротивления нагрузки Мн, Нм

Момент инерции нагрузки Jн, кг·м2

Максимальная скорость вращения нагрузки , рад/с

Максимальное ускорение нагрузки , рад/с2

0.5

50

4.8

0,2

Передаточная функция двигателя постоянного тока имеет вид:

  • Таким образом, электропривод полностью отвечает поставленным требованиям.
  • двигатель редуктор электропривод ток

Список литературы

  • 1 Николаев П.В., Абатурова Г.Д. Методические указания по выбору двигателя для систем автоматического управления. - Л.: Ротапринт, ЛИТМО, 1987. - 56с.
  • 2 Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. - СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2000. - 496с.: ил.
  • 3 Правила оформления курсовых и квалификационных работ /В.И. Бойков, С.В. Быстров, А.С. Кремлев, К.А. Сергеев.- СПб., СПБГУ ИТМО, 2007. - 36с., ил.
  • 4 http://electronpo.ru/production
  • 5 http://www.reduktorntc.ru/

Приложение А

Основные технические характеристики используемых устройств

  • А.1 Основные характеристики двигателя
  • - привязка мощности и установочных размеров стандарту ГОСТ Р 51689-2000; - степень защиты IP54, IP55 (электродвигатель АИР) по ГОСТ17494-87; - степень защиты IP23 (электродвигатель АМН) по ГОСТ17494-87; - изоляция класса нагревостойкости «F» по ГОСТ8865-93; - по способу монтажа, исполнения: IM 1001, IM2001, IM3011 по ГОСТ2479-79; - климатическое исполнение У2, У3 по ГОСТ15150-69. - режим работы S1 по ГОСТ183-74. - способ охлаждения 1С-0151 по ГОСТ20459-87. - уровень шума в режиме холостого хода - 2 класса по ГОСТ16372-93.

Технические характеристики электродвигателя АИР 56А-4

Наименование

АИР 56А-4

Полное название

двигатель электрический асинхронный трехфазный

КПД (%)

57

Кол-во полюсов

4

Номинальное напряжение (В)

220

Потребляемый ток (А)

0,5

Полезная мощность (кВт)

0,12

Частота вращения (об./мин.)

1800

Момент инерции ротора (кг*м2)

0,0005

Масса (кг)

3,6

А.2 Основные характеристики редуктора

Редукторы цилиндро-червячные двухступенчатые

Наименование редуктора

Ч2-160/320М

Тип редуктора

Червячный двухступенчатый

Передаточное число

320

Частота вращения выходного вала

0,187-23,8

А.3 Основные характеристики частотного преобразователя

Преобразователь частоты Delta VFD-L

Макс. мощность двигателя, кВт

25/40

60/100

Выход

Номинальная выходная мощность ПЧ, кВА

106/152

212/303

Ном. выходной ток ПЧ, А

0.28/0.4

0.56/0.8

Максимальное выходное напряжение, В

Не более входного

Диапазон регулировки выходной частоты, Гц

от 1.0 до 120 Гц

Вход

Номинальные параметры питающей сети переменного тока

Одна фаза от 200 до 240 В АС 50/60 Гц

Допустимое отклонение напряжения/частоты питающей сети

Напряжение ±10%, частота ±5%

Ном. входной ток ПЧ, А

0.7

1.0

1.4

Характеристики управления

Способ формирования тока двигателя

SVPWM (Пространственно-векторная ШИМ, несущая частота 10 кГц)

Устанавливаемый момент

Переключаемый (низкий/высокий)

Допустимая перегрузка

150% номинального тока в течении 1 минуты

Диапазон установки времени разгона/торможения

От 0 до 30.0 секунд

Подъём момента

От 0 до 8%

Варианты управления и контроля

Задание частоты

Встроенный потенциометр; RS-485

Сигналы управления

Панель

ПУСК/ СТОП, ВПЕРЕД / НАЗАД

Внешние

ПУСК/ СТОП, ВПЕРЕД / НАЗАД, RS-485

Выходная индикация

Панель

Светодиодная индикация ошибок и аварий

Внешняя

Выход с открытым коллектором (индикация ошибкой)

Функции защиты

Пере-/недонапряжение; сверхток; перегрузка; перегрев радиатора; внешняя ошибка; электронное реле тепловой защиты двигателя

Дополнительные возможности

Встроенный фильтр электромагнитных помех (в моделях с версией B)

Охлаждение

Естественная конвекция

Условия эксплуатации

Рабочая температура: -10...+40°С; Температура хранения: -20...+60°С; Влажность - до 90% без конденсата.

Место установки

Не выше 1000 м над уровнем моря.

Допустимая вибрация

9,80665 м/сек2 (1g) менее 20 Гц, и 5,88 м/сек2 (0.6g) менее 20...50 Гц

А.4 Основные характеристики контролера

Контролер MELSEC FX3UC-64MT

Характеристики

FX3UC-64MT/_

Макс. кол-во входов/выходов

64

Питание

24 В пост. т. (+20%, -15%)

Потребляемая мощность

11 Вт

Источник напряжения внутренней шины (5 В пост. т.)

480 мА

Встроенные входы

32

Входное сопротивление

X000-X005; 3,9 кОм; X006-X007: 3,3 кОм; начиная с X010: 4,3 кОм

Входной ток

X000-X005: 6 мА / 24 В пост.; X006-X007; 7 мА / 24 В пост.; начиная с X010: 5 мА / 24 В пост.

Минимальный ток для логической 1

X000-X005: > 3,5 мА; X006-X007: >4,5 мА; начиная с X010: >3,5 мА

Максимальный ток для логического 0

макс. 1,5 мА

Изоляция

У всех базовых модулей входы гальванически отделены от электропитания оптронами.

Время реагирования

Все базовые модули MELSEC FX3UC: 10 мс (заводская настройка), в X000...X017 используются цифровые регулируемые значения фильтров

Встроенные выходы

32

Тип выходов

транзисторные

Напряжение включенного состояния (макс.)

5 - 30 В пост.

Макс. коммутируемая мощность

омическая нагрузка

0,3 A (для Y000-Y003 / 0,1 A (для всех прочих выходов); макс. 1,6 A у 16 выходов одновременно

индуктивная нагрузка

7,2 Вт (для Y000-Y003) / 2,4 Вт (для всех прочих выходов); макс. 38,4 Вт у 16 выходов одновременно

Время реагирования

< 0,2 мс (для Y000-Y003) / 5мкс (для всех прочих выходов)

Условия эксплуатации

температура окружающего воздуха 0...55 °C; относительная влажность 5-95%

Размеры в мм (Ш х В х Г)

60 x 90 x 74

А.5 Основные характеристики блока питания

Блок питания БП-50

Питание - напряжение переменного тока 100-240 В

Частота переменного тока 45-55 Гц

Выходное постоянное напряжение 22-29 В

Выходной ток не более 1,5 А

КПД 80%

Габаритные размеры 100х36х118

А.6 Основные характеристики автотрансформатора

Автотрансформатор TDGC-7K

Мощность: 7 кВа

Количество фаз: Однофазный

Вх. Напряжение: 220В

Диапазон выходного напряжения: 0-250В

Ток: 28А

Габаритные размеры: 410x320x240 мм.

Масса: 36 кг

А.7 Основные характеристики тахогенератора

Тахогенератор ТП-212

Основные технические данные

Номинальная частота вращения, об/мин

200, 400, 600, 1000, 1500, 2000

Напряжение, В

200 (+/-30)

Крутизна выходного напряжения, В/об/мин

0.20

Асимметрия выходного напряжения, %

+/-0,1

Номинальное сопротивление нагрузки, кОм

2,1 (+/-0,02)

Направление вращения

реверсивное

Возбуждение

постоянные магниты

Исполнение по способу монтажа

IM1082 / IM-3087

Степень защиты

IP44

Режим работы

S1

Климатическое исполнение

УХЛ2

Класс нагревостойкости изоляции

F

Масса, кг, не более

40 (43 с полумуфтой), (45 фланцевая)

Наружный диаметр станины, мм

212

Длина тахогенератора, мм

465 (560 с полумуфтой)

Высота оси вращения вала h, мм

112

Диаметр вала, мм

30

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Предварительный выбор двигателя по мощности. Выбор редуктора и муфты. Приведение моментов инерции к валу двигателя. Определение допустимого момента двигателя. Выбор генератора и определение его мощности. Расчет механических характеристик двигателя.

    курсовая работа [81,3 K], добавлен 19.09.2012

  • Проект электропривода грузового лифта заданной производительности. Определение передаточного числа и выбор редуктора приводного двигателя с короткозамкнутым ротором, расчет перегрузочной способности. Параметры схем включения пуска и торможения двигателя.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.10.2012

  • Выбор рода тока и напряжения двигателя, его номинальной скорости и конструктивного исполнения. Расчёт мощности и выбор электродвигателя для длительного режима работы. Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока. Выбор двигателя по мощности.

    курсовая работа [3,5 M], добавлен 01.03.2009

  • Предварительный выбор мощности асинхронного двигателя. Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя. Построение механических характеристик электродвигателя. Расчет сопротивлений и переходных процессов двигателя постоянного тока.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.12.2011

  • Факторы, учитываемые при предварительном выборе двигателя. Расчет требуемой мощности двигателя и определение мощности на выходном валу редуктора. Кинематический расчет редуктора и его геометрических параметров. Обоснование выбора применяемых материалов.

    курсовая работа [23,0 K], добавлен 24.06.2010

  • Расчет мощности и нагрузочные диаграммы двигателя с короткозамкнутым ротором типа 4MTKF(H)112L6. Определение передаточного числа и выбор редуктора. Расчет статистических моментов системы электропривод - рабочая машина. Схема подключения преобразователя.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 14.12.2013

  • Выбор типоразмера двигателя и передаточного числа редуктора. Расчет редуктора следящей системы с цилиндрическими колесами. Передаточная функция разомкнутой нестабилизированной системы. Коррекция следящих систем с использованием локальных обратных связей.

    курсовая работа [829,9 K], добавлен 04.05.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.