Выбор исполнительного электродвигателя

В большинстве автоматических систем управление потоками сырья и энергии осуществляется с помощью регулирующих органов, приводимых в движение электродвигателями постоянного и переменного тока. Выбор электродвигателя определяется мощностью, необходимой для перемещения регулирующего органа или объекта управления, а также перечнем разрешенных источников питания.

В общем случае механическая нагрузка на оси регулирующего органа (оси нагрузки) характеризуется моментом трения , моментом инерции , частотой вращения , угловым ускорением . Обычно вал двигателя соединяется с нагрузкой через понижающий редуктор с передаточным числом , тогда требуемая мощность электродвигателя для перемещения объекта управления рассчитаем:

 

(1)

где  – КПД редуктора из диапазона (0,7.. 0,9).

По справочным данным, помещенным в /1/, выбираем двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением СЛ-521 мощностью 77 Вт, технические данные которого приведены в таблице 1.

 

Таблица 1

Мощность на валу, Вт	77
Напряжение, В	110
Ток якоря, А	1,2
Ток обмотки возбуждения, А	0,13
Вращающий момент, Нм	2450∙10-4
Пусковой момент, Н∙м	0,65
Номинальная частота вращения,	314
Момент инерции, кг∙м2	16,7∙10-5
Сопротивление обмотки якоря, Ом	8,5
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	820
Статический момент трения, Н∙м	343,35∙10-4
Индуктивность обмотки якоря, Гн	58∙10-3

 

Так как двигатель маломощный, то момент инерции двигателя совместно с редуктором возьмем равным

 

 

Пусковой ток якоря связан с его номинальным током соотношением

 

 

Приняв , определим сопротивление в цепи якоря

 Ом

 

Добавочное сопротивление в цепи якоря определяется следующим образом

 

 Ом

 

Передаточное число редуктора определим по формуле

 

 

Выберем число пар зацеплений редуктора. Так как , что больше 3, но меньше 10, то примем . Пользуясь номограммой (рисунок 2) для определения передаточного числа каждой пары, находим

 

Рисунок 2

Схема редуктора представлена на рисунке 3:

 

Рисунок 3

 

Подсчитаем коэффициенты  и ,

где  – конструктивная постоянная вращающего момента двигателя,

 – конструктивная постоянная противоэдс якоря.

Конструктивная постоянная  может быть вычислена по номинальным паспортным данным двигателя:

 

 

Коэффициент  в зависимости от выбора единицы измерения вращающего момента и частоты вращения, связан с коэффициентом . В частности в системе СИ они равны.

 

 

Номинальный момент двигателя

 

Пусковой момент двигателя

 

 

Для проверки двигателя по вращающему моменту определим

 

 

Так как , то условие выполняется.

Проверка двигателя по максимальной частоте вращения дает

 

,

 

где - максимальная частота вращения двигателя необходимая для заданной системы,

 – угловая скорость нагрузки, заданная в ТЗ.

 

,

 

где  – максимально возможная частота вращения двигателя

Так как , то условие выполняется.

Проверка двигателя на способность развивать ускорение дает

 

,

где  – максимальное угловое ускорение двигателя с редуктором

Так как , т.е. 114 70, то условие выполняется.

Определим параметры двигателя, необходимые для составления его передаточной функции.

Коэффициент передачи:

 

 

Коэффициент внутреннего демпфирования:

 

 

Электромеханическая постоянная времени с учетом нагрузки:

 

 

Электромагнитная постоянная времени:

 

 

Передаточная функция двигателя будет иметь вид:

 

.

 

Для удобства построения логарифмических характеристик это выражение следует привести к виду:

 

,

 

где

 

 

, тогда