Фалк Г.Б., Иванько А.Ф. САПР средств и систем управления

Подождите немного. Документ загружается.

Если условие 3.2. не выполняется ни для одного двигателя, то выбрать двигатели, у

которых нарушения условия наименьшее и принять

ед

нг

р .

3.4. Максимальное значение приведенных моментов сопротивления нагрузки M

′

нг

моментов инерции нагрузки J

′

нг

при к.п.д. 0.8÷0.9 сравниваются с номинальными

моментами M

ном

и номинальными моментами инерции J

ном

соответствующих двигателей.

Предпочтение следует отдать ШД, у которых M

ном

наиболее близок к M

′

нг

при выполнении

условий

ном

≥ M

′

нг

;

ном

≥

′

нг

4. ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

(ИДПТ) ДЛЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА КИНЕМАТИЧЕСКОГО ЗВЕНА

ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА

4.1 Предварительные оценки и расчеты. Предварительный выбор двигателей с

использованием автоматизированной системы выбора осуществляется по аналогии с

выбором исполнительного асинхронного микродвигателя (п.2.2 и 2.3). В таблицу данных

ИДПТ входят:

- тип двигателя;

- номинальное напряжение управления U

ном

(В);

- номинальный момент M

ном

(Н⋅м);

- номинальная частота вращения n

ном

(об/мин);

- номинальный ток якоря I

ном

(А);

- ток холостого хода I

хх

(А);

- частота вращения холостого хода n

хх

;

- пусковой момент М

;

- момент инерции ротора двигателя J

дв

(кг⋅м

)

- число пар полюсов;

- диаметр вала двигателя;

- масса двигателя;

- габаритные размеры.

4.2 Окончательный выбор двигателя

Окончательный выбор двигателя осуществляется исходя из заданных показателей

качества системы управления электропривода, т.е. для динамического

режима:

нг.max

В качестве критерия выбора обычно принимают следующий: двигатель

удовлетворяет требованиям Т3, если его пусковой момент М

больше или равен

максимально возможному моменту сопротивления на валу двигателя М

max

динамическом режиме:

(1.2 — 1.25)М

max

≤

. (4.1)

При этом выбор двигателя заключается в последовательном усечении множества

двигателей, предварительно выбранных в п.4.1.

4.2.1 Для каждого из двигателей, выбранных в п.4.1, определить передаточное

отношение редуктора i

ред

, обеспечивающее заданную угловую скорость исполнительной

оси:

ед

ном

нг

р .

.max

=⋅

. (4.2)

4.2.2 Для каждого двигателя с выбранным редуктором рассчитать максимально

возможный момент сопротивления в динамическом режиме М

max

и проверить условие (4.1). Если условие (4.1) выполняется, двигатель оставляется для

последующих этапов выбора.

Максимальный момент сопротивления М

max

определяется статическими моментами

сопротивления нагрузки и редуктора и моментами инерции всех подвижных частей

привода:

MMJJ

нг дв ед

нг

ед

нг едmax . . р .

р .

.max р .

()=

′

⋅⋅

. (4.3)

где М

′

нг

— максимальный момент нагрузки М

нг

, приведенный к валу двигателя;

J′

нг

— максимальный момент инерции J

нг

, приведенный к валу двигателя;

J′

ред

— момент инерции редуктора, определенный по методике, изложенной

в разделе 2 (п. 2.4.2);

ред

— к.п.д. редуктора (ориентировочно 0,8-0,9).

4.2.3 Все двигатели с редукторами, оставшиеся после выполнения п.4.2.2,

удовлетворяют требованиям Т3.

4.2.3.1 Окончательно выбрать двигатель с наибольшим ускорением

нг

. Из

двигателей, создающих примерно одинаковые ускорения, предпочтение следует отдать

двигателю меньшей мощности.

4.2.3.2 Для выбранного двигателя записать выбранное передаточное отношение

редуктора.

4.3 Построение механических и регулировочных характеристик

выбранного двигателя

4.3.1 Механические и регулировочные характеристики могут быть построены на

основании уравнения механических характеристик двигателя постоянного тока с

независимым возбуждением:

=−⋅

КФ

эм

()

. (4.4)

где М

эм

— электромагнитный момент, развиваемый двигателем;

— напряжение управления на обмотке якоря.

Значение (КФ) определяется на основе каталожных данных из формулы угловой

скорости идеального холостого хода

0и

ном

КФ

. (4.5)

Значение

ои

можно ориентировочно определить графически, построив линейную

электромеханическую характеристику

= f(I

) , проходящую через заданные в каталоге

параметры номинального режима и реального холостого хода.

Сопротивление обмотки якоря R

, если оно не задано в каталоге непосредственно,

может быть ориентировочно определено на основе каталожных данных из уравнения

равновесия э.д.с. и напряжений

U Е IR

ном я ном я..

. (4.6)

где

ЕКФ

яном

⋅

()

. (4.7)

4.3.2.Механические характеристики

ω =f(Mэм) построить в диапазоне

эм

= 0÷1,5М

ном

при напряжениях управления U

= 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 U

ном

Регулировочные характеристики

= f(U

) построить в диапазоне U

=0÷U

ном

при

эм

= 0; 0,5; 1,0 М

ном

и для режима реального холостого хода двигателя.

4.3.3 Механические характеристики позволяют определить диапазон изменения

напряжения управления на якоре двигателя, необходимый для поддержания заданной

угловой скорости при заданных пределах изменения статического момента

сопротивления. Этот диапазон тем уже, чем выше жесткость механических характеристик,

т.е. отношение приращения вращающего момента двигателя к приращению угловой

скорости . При прочих равных условиях, чем выше жесткость механических

характеристик, тем менее жесткие требования предъявляются к усилителю системы

управления.

Обычно при расчетах жесткость оценивают в номинальном режиме следующим

образом: при заданном относительном изменении момента

эм

ном

∗

=⋅

%100 ,

относительное изменение угловой скорости ротора

∗

=⋅

ном

%100 .

не должно превышать допустимого.

Рассчитать

∗

выбранного двигателя при

∗

= 10% и сравнить с заданным

значением

доп.

∗

. Если

∗

≤Δ

доп.

∗

, двигатель удовлетворяет требованиям Т3. Если

∗

> Δ

доп.

∗

, то либо согласовать изменение данного пункта Т3, либо вернуться в

п.4.2.3.1 и выбрать двигатель большей мощности.

4.4 Определение параметров передаточной функции и построение

переходных характеристик для выбранного двигателя

4.4.1 Передаточные функции двигателя “угловая скорость — напряжение

управления” и “угол

— напряжение управления” имеют вид

дв

мя

()

() ( ) ( )

+⋅+

ττ

, (4.8)

pp p

дв

мя

()

() ( ) (

)

+⋅+

ττ

, (4.9)

где

р — оператор Лапласа;

дв

— коэффициент передачи двигателя;

— электромагнитная постоянная времени якоря;

— электромеханическая постоянная времени.

4.4.2 Коэффициент передачи двигателя постоянного тока при якорном

управлении

U КФ

дв

ном

. (4.10)

4.4.3 Электромагнитная постоянная времени

. (4.11)

Индуктивность якоря, входящая в (4.11), ориентировочно определяется по формуле:

nI p

ном

ном ном м

=⋅

⋅

⋅⋅

(Гн), (4.12)

где

— число пар полюсов машины; берется из каталожных данных

двигателя;

0,4 — эмпирический коэффициент для машин без компенсационной

обмотки.

4.4.4 Электромеханическая постоянная времени

дв и

⋅

. 0

. (4.13)

4.4.5 Рассчитать для выбранного двигателя значения

дв

, записать

передаточные функции и построить переходные характеристики

=f(t) и

= f(t) для

режима пуска. Уравнения переходных характеристик можно получить, решив

дифференциальные уравнения, которым соответствуют передаточные функции (4.8) и

(4.9) . Если

< 0,1

, то для упрощения решения можно принять

= 0 .

5.ИНСТРУКЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ ПО РАБОТЕ С ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ

СИСТЕМОЙ ЧЕРЕЗ СЕТЬ INTERNET.

Информационно-поисковая система представляет из себя интерактивный WEB узел.

Информационно-поисковая система включает в себя:

Методические указания к курсовому проекту на тему: “Выбор элементов и устройств

автоматики для систем автоматического управления с использованием персональных

ЭВМ ”, выполненные в виде гипертекстовых HTML- страниц;

Систему поиска двигателей, выполненную в виде формы-запроса и специальных

программ, которые обрабатывают запрос и выдают информацию о двигателях.

Работа с системой осуществляется через Сеть Internet при помощи WEB- броузеров,

таких как Netscape Navigator или Microsoft InternetExplorer.

Кодировка HTML страниц - Windows 1251.

Методические указания включают в себя следующие разделы:

1.Введение.

2. Выбор трехфазного асинхронного двигателя с

короткозамкнутым ротором для повторно

-кратковременного

режима, заданного нагрузочной диаграммой.

3. Выбор исполнительного асинхронного микродвигателя (ИАД)

для приборной следящей системы малой мощности.

4. Выбор шагового двигателя (ШД) для дискретного

электропривода.

5. Выбор исполнительного двигателя постоянного тока (ИДПТ)

для системы автоматического управления электроприводом

кинематического звена промышленного робота.

Приложения.

7. Базы данных.

Раздел “Базы данных” включает в себя следующие подразделы:

1. Трехфазные асинхронные двигатели

2. Исполнительные асинхронные микродвигатели

3. Шаговые двигатели

4. Исполнительные двигатели постоянного тока

Описание работы с системой:

Для работы с системой необходим ПК с операционной системой поддерживающей

кодировку Windows 1251 и программа-броузер.

Разрешение монитора желательно 800x600.

Для подключения к системе необходимо:

Запустить броузер

Подключиться к серверу .

В окне броузера появится приглашение к работе с системой.

Курсор мыши нужно подвести к кнопке “продолжить” и нажать на левую кнопку мыши.

Меню системы состоит из следующих пунктов:

Введение.

Выбор трехфазного асинхронного двигателя с

короткозамкнутым ротором для повторно-кратковременного

режима, заданного нагрузочной диаграммой.

Выбор исполнительного асинхронного микродвигателя (ИАД)

для приборной следящей системы малой мощности.

Выбор шагового двигателя (ШД) для дискретного

электропривода.

Выбор исполнительного двигателя постоянного тока (ИДПТ)

для системы автоматического управления электроприводом

кинематического звена промышленного робота.

Приложения.

Базы данных.

Пункт 1 - Введение.

Пункты 2-5 - Тексты методических указаний по выбору двигателей.

Пункт 6 - Приложения.

Пункт 7 - Выход для работы напрямую с базами данных по поиску двигателей.

Для выбора нужного пункта необходимо:

Подвести курсора к номеру соответствующего пункта

Нажать левую кнопку мыши.

Для возврата в основное меню из пунктов нужно:

Подвести курсор мыши к строке “Предыдущая страница”, которая находится в конце

каждого пункта

Нажать левую кнопку мыши.

Базы данных:

Для работы напрямую с базами данных выберете:

пункт 7 основного меню (Базы данных)

2) пункт подменю для поиска нужного двигателя:

1. Трехфазные асинхронные двигатели

2. Исполнительные асинхронные микродвигатели

3. Шаговые двигатели

4. Исполнительные двигатели постоянного тока

Для получения информации о двигателе необходимо

Заполнить поля формы-запроса

Нажать кнопку “Отправить запрос”

Если запрос составлен некорректно, система предупредит об этом.

Исправить запрос можно с помощью кнопки “Очистить поля”.

Если запрос составлен верно, то система выдаст необходимую информацию о двигателе,

которую можно сохранить на диске в виде HTML-документа, или распечатать на

принтере.

Если вы работаете с базой данных по ассинхронному

3х фазному двигателю, то для

поиска нужного двигателя необходимо заполнить ВСЕ поля формы, иначе система

выдаст сообщение об ошибке.

Если вы работаете с базами данных по ИАД, ШД, ИДПТ, то поиск двигателя будет

осуществляться по тем критериям которые указаны в форме. Если какой-либо из

критериев не указан, то система

будет производить поиск только по тем критериям

которые, указаны в форме-запросе.

Если не указать ни один критерий поиска, то система выдаст информацию о всех

двигателях.

Расчетно-пояснительная записка содержит:

1. Техническое задание.

2. Выполненные в ходе проектирования расчеты.

3. Технические данные выбранных двигателей и редукторов.

4. Статические и динамические характеристики выбранных

двигателей.

Список литературы.

Графический материал выполняется на чертежном листе формата А22 и содержит:

Принципиальные схемы включения выбранных двигателей.

Статические и динамические характеристики выбранных двигателей.