РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Введение 3

2. Исходные данные 4

3. Расчет требуемой мощности и выбор двигателя 5

4. Расчет времени разгона 6

5. Выбор элементов силового преобразователя 8

6. Расчет статики 11

7. Расчет узла задержанной обратной связи по току22

8. Описание работы схемы 24

9. Список литературы 25

ВВЕДЕНИЕ

 

1. Задачей курсовой работы является углубление и закрепление знаний при проектировании системы стабилизации ско­рости электропривода (ЭП).

2. Проектируется электромеханическая система стабилизации частоты вращения. Основное содержание работы – синтез и расчеты регулируемых электроприводов в статическом режиме.

3. В данном курсовом проекте необходимо спроектировать ЭП производственного механизма, требующего регулирование скорости при постоянном наибольшем допустимом моменте в диапазоне D, со статической ошибкой, не превышающей Δ_доп.. Требуемая скорость двигателя на ВПДР равна ω_верх. Механизм работает в длительном режиме с переменной нагрузкой.

К механизмам, предъявляющим подобные требования к ЭП, относятся механизмы подачи различных металлорежущих станков, промышленных роботов и т. д. В качестве примера, на рис. 1 дана упрощенная кинематическая схема механизма подачи, характерная для метал-лорежущих станков, в частности, токарной группы. Электродвигатель подачи М через понижающий редуктор 1, имеющий передаточное отношение i_p и к.п.д. η_р, соединен с ходовым винтом 2. Преобразование вращательного движения ходового винта в поступательное перемещение суппорта 3 по направляющим 4 осуществляется с помощью ходовой пары "винт-гайка" 2-5. На суппорте станка 3 в резцедержателе закреплен резец 6.

В процессе продольного точения заготовка 7, закрепленная в патроне 8, приводится во вращение ЭП главного движения, имеющего частоту вращения n. С помощью ЭП подачи осуществляется перемещение режущего инструмента относительно заготовки. При этом, в зависимости от режима обработки требуется устанавливать различные значения скорости подачи в заданном диапазоне. При движении суппорта на холостом ходу момент на ходовом винте М_хв0 обусловлен, в основном, силами трения перемещаемых частей о направляющие. В процессе точения заготовки возникают дополнительные усилия, увеличивающие момент М_хв. В результате нагрузочная диаграмма ЭП при наличии, например, двух технологических операций - участков резания, будет иметь вид показанный на рисунке 2.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Электропривод (ЭП)

диапазон регулирования, – 250

статическая ошибка, Δ_доп, [%] – 5

требуемая скорость двигателя на ВПДР, ω, [рад/с] – 190

Нагрузочная диаграмма

момент на ходовом винте:

М_ХВ0, [Н•м] – 18

М_ХВ1, [Н•м] – 45

М_ХВ2, [Н•м] – 80

интервалы времени для соответствующих моментов:

t₁, [с] – 29

t₂, [c] – 45

t_цикла [с] – 110

Кинематическая цепь

передаточное отношение, i_p – 12

к.п.д., η_p, [%] – 90

радиус приведения, ρ, [м/рад] – 0,008

диаметр ходового винта, d_xв, [м] – 0,08

длина ходового винта, l_хв, [м] – 0,9

Суппорт

длина, а, [м] – 0,14

ширина, b, [м] – 0,7

высота, с, [м] – 0,8

 

 

Рис.1

 

РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

Для выбора соответствующего двигателя необходимо определить эквивалентный момент на ходовом винте.

3.1. Приводим моменты ходового винта к валу двигателя:

где М_дв – момент приведённый к валу двигателя;

М_хв – момент ходового винта;

i_p – передаточное отношение редуктора;

η – к.п.д. редуктора.

3.2. Эквивалентный момент на ходовом винте согласно данных нагрузочной диаграммы находим по следующей формуле.

где t₃ – интервал холостого хода, равный t₃ = t_цикла – (t₁+ t₂) = 110 – (29+45) = 36 с.

3.3. Приведенный к валу двигателя эквивалентный момент ходового винта составит:

3.4. Требуемая мощность двигателя определяется по следующей зависимости:

По найденному эквивалентному моменту приведённому к валу двигателя, скорости вращения (ω_верх. ) и исходя из условия – М_н.³ М_дв.экв., Р_н.³ , n_н.³ n_ВПДР, выбираем двигатель ПБСТ32 со следующими параметрами:

1. Номинальное напряжение 110 В.

2. Номинальная скорость 2200 об/мин

3. Номинальная мощность 1,5 кВт.

4. Номинальный ток двигателя 16 А.

5. Номинальный момент 6,4 Н м.

6. К.П.Д. 86,5 %

7. Максимальная скорость вращения 3000 об/мин

8. Маховый момент GD² 0,1 кг/м²

9. Перегрузочная способность по току, λ 2

Якорь

сопротивление якоря 0,148Ом;

число параллельных ветвей (2а) 2;

активное сопротивление обмотки добавочных полюсов 0,105 Ом

11. Активное сопротивление обмотки возбуждения 860 Ом

 

3.5. Номинальный ток обмотки возбуждения находим по следующему выражению.

где α_н. = 1,2 ¸ 1,4 коэффициент, учитывающий изменение сопротивления при нагреве;

R_в. – сопротивлениеи обмотки возбуждения при температуре 15–20⁰ С.

3.6. Определяем перегрузку двигателя, считая, что двигатель разгоняется на холостом ходу:

Следовательно, проверка на перегрузочную способность двигателя удовлетворяет условию:

Выбор тахогенератора

Двигатели серии ПБСТ выпускаются со встроенными тахогенераторами типа ПТ–1 Технические данные тахогенератора:

U_нтг = 230 В.; п_нтг =3000 об/мин. Р_нтг = 15 Вт.

I_н.тг = 0,0652 А.; R_я.тг = 34 Ом.