Моделирование электродвигателя

Методические указания

1. При невыполнении требований по угловой скорости выбранного электродвигателя, рассчитать новое передаточное число редуктора по формуле

(1.1)

и проверить выполнение требований по моменту.

2. При невыполнении требований по моменту выбрать более мощный двигатель.

3. При выборе значения индуктивности обмотки якоря руководствоваться ограничением

(1.2)

 

4. При определении постоянной времени Т_БП блока питания электродвигателя, мощность которого превышает 0,2 кВт, руководствоваться формулой

(1.3)

Если мощность ЭД менее 0,2 кВт, постоянную времени Т_БП - принять равной нулю (Т_БП = 0).

 

Расчетная часть

Расчет и выбор электродвигателя

1. Переводим угловую скорость поворота рабочего органа в рад/с и угловое ускорение поворота рубки в рад/с²

;

.

Рассчитываем требуемую мощность

2. Выбираем по справочнику ЭД, номинальная мощность на валу которого

Р_НОМ ≥ Р_ТР.

Технические данные ЭД сведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

 

Тип двига-теля	Мощ-ность на валу РНОМ, кВт	Частота вращения nНОМ, мин-1	Напряжение питания UНОМ, В	Ток якоря IЯ, А	Сопротивление обмотки якоря RЯ, Ом	Момент номинальный МНОМ, Н∙м	Момент инерции JДВ∙10-4 кг∙м2
МИ-32	0,76			8,2	0,237	2,96

 

1. Рассчитываем оптимальное передаточное число редуктора, согласно

 

4. Проверяем выбранный ЭД на соответствие требований по скорости

Определяем номинальную угловую скорость

и приведенную к валу ЭД угловую скорость поворота рубки

Так как, 261,67>216,14, то требования по скорости (3.3)

не выполняются.

Рассчитываем новое передаточное число редуктора по формуле

5. Рассчитываем значение требуемого вращающего момента

6. Проверяем выбранный ЭД на соответствие требований по моменту

Расчеты показали, что требования по моменту выполняются.

7. Рассчитываем параметры динамической модели ЭД в соответствии с выражениями

1) Определяем коэффициент противо-ЭДС

2) Определяем коэффициент момента

3) Определяем электромеханическую постоянную времени ЭД

4) Определяем электромагнитную постоянную времени ЭД.

Согласно п.3 методических указаний

В результате расчета правой части неравенства

Принимаем L_Я = 0,0015 Г.

Тогда

Моделирование электродвигателя

На рисунке 3.1 показана ССДМ ЭД с буквенными обозначениями. Переходим к расчёту соответствующих коэффициентов и параметров ЭД.

Рис. 3.1. Структурная схема динамической модели

электродвигателя

С учетом полученных численных значений ССДМ принимает вид, изображенный на рисунке 3.2.

Рис. 3.2. Структурная схема динамической модели

электродвигателя с числовыми значениями

Рис. 3.3. Переходная характеристика двигателя по управляющему

воздействию

	Рис. 3.4. Переходная характеристика двигателя по моменту сопротивления

 

 

Апериодический характер графиков подтверждает правильность расчёта постоянных времени Т_М и Т_Э.

Установившиеся значения скорости вращения ЭД при наличии управляющего воздействия и момента сопротивления составляют, соответственно,

рад/с и рад/с.

Паспортное номинальное значение угловой скорости вращения ЭД МИ-32 составляет и незначительно отличается от результатов моделирования ( рад/с). Это позволяет сделать вывод о правильности проведённых расчётов.

Определим относительную погрешность по формуле

.

Полученное значение характеризует наклон механической характеристики ЭД за счёт наличия моментной составляющей погрешности рад/с.

Для устранения моментной составляющей ошибки необходимо в контуре скорости разрабатываемого ЭП применить настройку на симметричный оптимум, что позволит повысить порядок астатизма и увеличить жесткость механической характеристики привода в целом.