«Приборная электромеханическая следящая система»

скачать doc

МПС РФ

МГУПС

Кафедра «Управление и информатика в технических системах»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине:“Электромеханические системы”

На тему: «Приборная электромеханическая

следящая система»

Выполнил студент гр. АУИ-412: Лемешев А.В.

Принял: Давыдюк В.Б.

МОСКВА 2001
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 формируются основы системного подхода, в котором с учетом характеристик отдельных элементов синтезируется структура системы, наилучшим образом отвечающая техническим требованиям.

Разработка приборной электромеханической следящей системы потребует изучения известных реализаций электромеханических систем.

Отсюда задачей курсового проектирования является использование 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, тахогенератор, 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 =0,12 [н*м ]
момент инерции нагрузки I =0,0006 [кг*м ]
максимальная скорость =2,4 [рад/с]
максимальное ускорение =0,889 [рад/с²]
погрешность воспроизведения угла - =20[угл.мин]
тип усилителя – тиристорный усилитель (ТУ)
блок-схема системы приведена на рисунке 2.1:

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

Кафедра «Управление и информатика в технических системах»

Таблица расчетных данных графика механической характеристики

Рис.8.1 Структурная схема

Таблица расчетных значений для графика изменения во времени