«Приборная электромеханическая следящая система»

скачать doc

МГУПС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине:“Электромеханические системы”

На тему: «Приборная электромеханическая

следящая система»

Выполнил: Грачев А.Ю. студент гр. АУИ-412

Принял: Давыдюк В.Б.

МОСКВА 1999

Введение
В системах автоматического управления технологическими процессами широко применяются электромеханические системы.

Почти две трети всей энергии , вырабатываемой электрическими станциями , преобразуется в механическую электромеханическими системами . В связи с этим специалисты в области управления техническими системами должны владеть принципами построения электромеханических систем , методами расчета и анализа их статических и динамических характеристик , при которых достигается экономия электроэнергии .

Для обеспечения высоких технико-экономических показателей проектируемой системы необходимо выбрать структуру системы, элементы, входящие в неё, таким образом , чтобы они функционировали в оптимальном режиме. Поэтому в процессе работы над курсовым проектом у студентов формируются основы системного подхода, в котором с учетом характеристик отдельных элементов синтезируется структура системы, наилучшим образом отвечающая техническим требованиям.

Работа над курсовым проектом потребует от студентов изучения известных реализаций электромеханических систем.

Отсюда задачей курсового проектирования является использование студентами сведений и данных , содержащихся в научно-технической и справочной литературе. Итогом работы над курсовым проектом должно быть решение , основанное на использовании современной элементарной базы и отвечающее требованиям технического прогресса.

СОДЕРЖАНИЕ

Задание.............................................................................................
Исходные данные............................................................................
Выбор типовых элементов

Выбор ДАД......................................................................

Проверка правильности выбора двигателя.........
Механическая характеристика.............................
Регулировочная характеристика...........................

3.2 Выбор СКТ

Определение передаточного отношения РС.............................
Оптимальные передаточные числа РС.....................................
Определение коэффициентов усиления УМ,ТГ,ПУ.................

Коэффициент усиления ТГ..................................................
Коэффициент усиления ПУ.................................................
Коэффициент усиления УМ.................................................

Передаточные функции элементов

Передаточная функция ТГ.............................................
Передаточная функция двигателя...............................
Передаточная функция РС.............................................
Передаточная функция УМ...........................................

Структурная схема системы.......................................................
График изменения во времени скорости для

разомкнутой системы..............................................................

График изменения во времени угла

для разомкнутой системы.........................................

Кинематическая схема РС..........................................................
Принципиальная электрическая схема и

принцип её действия.....................................................

Список используемой литературы.............................................

Задание

Выбрать типовые элементы системы (ДАД, ТГ,СКТ), рассчитать и построить механическую и регулировочную характеристику привода;
Определить передаточное отношение силового редуктора РС;
Рассчитать оптимальные передаточные числа РС по скорости и моменту;
Определить коэффициенты усиления УМ,ТГ,ПУ;
Вывести передаточные функции элементов и разработать структурную схему всей системы;
Рассчитать и построить для разомкнутой системы графики изменения во времени скорости и угла поворота объекта с граничными условиями:,;
Разработать кинематическую схему РС;
Разработать принципиальную электрическую схему системы и описать её принцип действия.

2.Исходные данные
Тема №4 ,вариант №5

статический момент нагрузки М =1 [н*м ]
момент инерции нагрузки I =0,0148 [кг*м ]
максимальное ускорение =2,8 [рад/с]
максимальная скорость =2,6 [рад/с]
погрешность воспроизведения угла - =10[угл.мин]

ТУ

блок-схема системы приведена на следующем рисунке:

рис.2.1 Блок-схема системы.

3.Выбор типовых элементов
3.1 Выбор ДАД (двухфазного асинхронного двигателя).

(3.1)

где Тд=(0,02 0,2)с- электромеханическая постоянная двигателя

Выбираем Тд=0,1 с

Из каталога выбираем двигатель , номинальная мощность которого близка к мощности , рассчитанной по формуле (3.1)

Технические характеристики двигателя ДГ-3ТА

напряжение питания ОВ двигателя и генератора - 36 В
напряжение питания ОУ двигателя -30 В
частота питающего напряжения - 400 Гц
скорость холостого хода -8000 об/мин=837,3 рад/с
пусковой момент Мпуск=90 нсм
крутизна ТГ -0,9 [мВ/об/мин]
номинальная мощность
электромеханическая постоянная времени - 10 мс
пусковой ток ОВ = 700 мА
пусковой ток ОУ = 400 мА
момент инерции
напряжение трогания=1 В

3.1.1.Проверка правильности выбора двигателя

(3.2)

где : -электромагнитный вращающий момент, -момент инерции двигателя

(3.3)

(3.4)

- условие выполнено
3.1.2.Механическая характеристика

Основное уравнение баланса моментов действующих на валу

двигателя:

(3.5)

Механическая характеристика есть зависимость скорости от момента нагрузки при

Таблица 3.1.3.1.

Таблица расчетных данных графика механической характеристики

	0	0,02	0,04	0,06	0,08	0,09
	837,3	737,8	601	415	165	0

3.1.3 Регулировочная характеристика
Эта зависимость скорости от напряжения на ОУ при постоянном моменте нагрузки, т.е. при

В относительных единицах

; ; ;

Строим характеристику при амплитудном управлении двигателем

Таблица 3.1.3.2.

Таблица расчетных данных графика регулировочной характеристики.

	1	20	25	32
	0	753	814	837,3

3.2 Выбор СКТ

Выбираем СКТ-1 Д

СКТ-220-1П

Технические данные:

напряжение питания-36 В
частота питания –400 Гц
максимальное выходное напряжение –1,53 В
крутизна – 0,85 мВ/град
фазовый сдвиг -73 град.
погрешность ТДП - (1020) угл/мин.
остаточное напряжение 17 мВ
число пар полюсов : Д-1 , П-1

4. Определение передаточного отношения РС
Общее передаточное отношение редуктора рассчитывается , исходя из заданной максимальной скорости нагрузки и номинальной скорости исполнительного двигателя , соответствующей заданному моменту нагрузки, приведенному к валу двигателя.

При этом должно выполнятся условие

- условие выполнено
5.Оптимальные передаточные числа РС

по моменту:

по скорости:

по ускорению:
6.Определение коэффициентов усиления УМ,ТГ,ПУ

Общий коэффициент усиления

(6.1)

где: - номинальное напряжение на ОУ двигателя;

- максимальное выходное напряжение СКТ

- остаточное напряжение тахогенератора

6.1 Коэффициент усиления ТГ
Определяется крутизной его выходной характеристики

6.2 Коэффициент усиления ПУ
Так как , то коэффициент усиления ПУ

выбираем исходя из

6.3 Коэффициент усиления УМ

В качестве УМ используется тиристорный усилитель

ПТЗР-6/110-22/1500
7.Передаточные функции элементов

7.1 Передаточная функция ТГ
Тахогенератор считается безинерционным звеном, его передаточная функция имеет вид идеального дифференциатора, тогда за входную величину берется угол поворота ротора.

(7.1)

где: - крутизна ТГ

W(p)=0,086p
7.2 Передаточная функция двигателя

(7.2)

где (7.3); (7,4)

- коэффициент управления по напряжению

- коэффициент управления по скорости

- электромеханическая постоянная времени

(7.5)

(7.6)

7.3 Передаточная функция PC
Передаточная функция силового редуктора имеет вид:

7.4 Передаточная функция УМ
Тиристорный усилитель считается безинерционным звеном , передаточная функция которого имеет вид передаточной функции

идеального статистического звена:

Отсюда:
8.Структурная схема

Рис.8.1 Структурная схема

9. График изменения во времени скорости для разомкнутой системы

рис.9.1 Схема разомкнутой системы
Найдем передаточную функцию разомкнутой системы:

;

; В(р)=0

Найдем :

Таблица 9.1

Таблица расчетных значений для графика изменения во времени скорости для разомкнутой системы.

T,[c]	0	1	3	5	10
	0	0,3	0,82	1,4	1,94

10. График изменения во времени угла для разомкнутой системы

0Таблица 10.1

Таблица расчетных значений для графика изменения во времени

угла для разомкнутой системы

t,c	0	5	10	15	20	25
	0	6,73	16	26	35,7	45,4

11. Кинематическая схема РС
Определим число n кинематических пар из условия

С
ледовательно ;

Для исключения подрезания зубьев колеса, число шестерни должно удовлетворяться условию

Возьмем

Проверка :

Это означает ,что редуктор выбран верно.

- момент инерции ведущей шестерни (определяется по справочнику).

Редуктор с двумя парами шестерен представлен на рис.11.1

рис.11.1 Кинематическая схема редуктора с 4-мя парами шестерен
12. Принципиальная электрическая схема системы и принцип её действия.

Литература

Волков Н.И.,Миловзоров В.П.”Электромашинные устройства”
Солодовников В.В.”Основы теории и элементы систем автоматического регулирования”
Арменский Е.В., Фальк Г.Б.”Электрические микромашины”
Давыдюк В.Б. “Методические указания к курсовому проектированию по диссциплине”Электромеханические системы””.

Учащимся

Учителям

Таблица расчетных данных графика механической характеристики

Рис.8.1 Структурная схема

Таблица расчетных значений для графика изменения во времени