Расчет элементов силового канала электропривода грузоподъемной лебедки

,

 

Найдем добавочные сопротивления, пока Rобщ=>Rя:

 

 

 

 

 

 

В качестве датчика скорости применяется тахогенератор, его напряжение пропорционально действию значения скорости.

Требуемое значение скорости задается напряжением потенциометра.

Примем , а этому значению соответствует скорость

Определим коэффициент , считая, что в замкнутой схеме ЭП ошибка должна быть равной нулю. Т.е. , отсюда ошибка равна нулю.

 

ШИП состоит из широтно-импульсного модулятора и вентильной группы в виде одного транзистора. ШИМ представляет собой компаратор, на один вход которого подается опорное напряжение, а на другой – напряжение ошибки . В первый момент, когда , .

 

ШИП – это преобразователь вертикального принципа построения. Отпирания тиристора или транзистора происходит в момент равенства сигнала ошибки к текущему значению опорного напряжения.

 

ШИП как элемент автоматики является безынерционным звеном и линейным элементом, в чем проявляется и основное преимущество ШИП.

Рис.5. Схема управления скоростью ДПТ с помощью ШИП

Частота коммутаций fк цепи постоянная,  fк = 1/Тк, где Тк — время коммутации. Примем Тк = 0,01 с.

Среднее напряжение Uср, поступающее на якорь двигателя, определяется отношением времени включенного состояния ключа tв ко времени периода коммутаций Тк = tB + t0.

Из рис. 8 следует, что среднее напряжение широтно-импульсного регулятора:  ,где -  скважность импульсов.

Если время включенного состояния tB = 0,73Тк, то среднее напряжение, поступающее на двигатель, максимально и составляет Umax=0,73 Uп

 Umax=0,73 300= 220 В.

 

 

Рис.6 Широтно-импульсное регулирование напряжения

 

 

Вывод

 

Двигатель постоянного тока (ДПТ) – первый разработанный тип электродвигателей.

На статоре ДПТ располагаются в зависимости от конструкции:

• постоянные магниты;
• обмотки возбуждения — катушки, наводящие магнитный поток возбуждения.

Двигатели постоянного тока различаются по способу коммутации обмоток возбуждения. Вид подключения обмоток возбуждения существенно влияет на тяговые и электрические характеристики двигателя. Существуют схемы независимого, параллельного, последовательного и смешанного включения обмоток возбуждения.

Ротор любого ДПТ состоит из многих катушек, на одну из которых подаётся питание в зависимости от угла поворота ротора относительно статора. Применение большого числа (несколько десятков) катушек необходимо для обеспечения оптимального взаимодействия между магнитными полями ротора и статора (то есть создания максимального момента на роторе).

Выводы всех катушек объединяются в коллекторный узел. Коллекторный узел обычно представляет собой кольцо из изолированных друг от друга пластин-контактов, расположенных по оси ротора. Существуют и другие конструкции коллекторного узла.

Щётки часто размыкают и замыкают пластины-контакты коллектора ротора, как следствие при работе ДПТ происходят переходные процессы в обмотках ротора. Эти процессы приводят к искрению на коллекторе, что значительно снижает ресурс ДПТ. Искрение уменьшают выбором взаимного положения полюсов ротора относительно статора (снижая ток коммутации), а также подключением внешних реактивных элементов (конденсаторов).

При больших токах в роторе ДПТ возникают мощные переходные процессы, в результате чего искрение может постоянно охватывать все пластины коллектора, независимо от положения щёток. Данное явление называется кольцевым искрением коллектора или "круговой огонь". Кольцевое искрение опасно тем, что одновременно выгорают все пластины коллектора, и срок его службы значительно сокращается. Визуально кольцевое искрение проявляется в виде светящегося кольца около коллектора. Эффект кольцевого искрения коллектора недопустим, при проектировании приводов устанавливаются соответствующие ограничения на максимальные моменты (а, следовательно, и токи в роторе), развиваемые двигателем.

На рамку с током, находящуюся в магнитном поле возбуждения статора, действуют силы, создающие момент на роторе.

Скорость на выходе ДПТ пропорциональна напряжению на входе, следовательно, можно, изменяя напряжение, управлять движением. Такой способ применяют для относительно маломощных двигателей. Для управления более сильными двигателями используют принцип ШИМ, когда изменяется не величина напряжения, а длительность его приложения к двигателю.

Управление двигателем осуществляется по току в обмотке двигателя, который пропорционален напряжению, приложенному к этой обмотке. Реакцию двигателя на данное напряжение при определённом внешнем моменте можно увидеть на соответствующей регулировочной характеристике. Регулировочная характеристика показывает скорость, которую двигатель достигнет в установившемся режиме.

Достоинства ДПТ:

• Простота устройства и управления;
• Практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя.

Недостатки ДПТ:

• Необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов;
• Ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

Современные электроприводы – это высокоэффективные электромеханические системы, обеспечивающие энергетическую основу и автоматизацию самых разнообразных технологических и производственных процессов. Электропривод позволяет повысить производительность, экономичность и надежность работы технологического оборудования, реализовать новые технологии, расширить функциональные возможности и сферы применения систем автоматизации.

 

При создании электроприводов выбирают такие серийно выпускаемые двигатели, которые обеспечивали бы наилучшее выполнение возлагаемых на них функций и соответствовали бы условиям работы привода и рабочей машины. Их паспортные (номинальные) данные (мощность, напряжение, ток, частота и др.) должны быть близки к расчетным при работе данного электропривода, а конструктивное исполнение должно соответствовать способу его размещения и условиям окружающей среды.

 

Основным требованием при выборе электродвигателя являлось его соответствии условиям технологического процесса рабочий машины. Задача выбора состояла в поиске такого двигателя, который будет обеспечивать заданный технологический цикл рабочей машины, иметь конструкцию,  соответствующую условиям эксплуатации и компоновки с рабочей машиной, а его нагрев при этом не должен превышать нормативный (допустимый) уровень.

 

Основным элементом любого электропривода является двигатель. В данной курсовой работе был исследован электропривод на базе двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Главным преимуществом такого двигателя является линейность характеристик и простота управления.

 

На основе произведенных расчетов по каталогу был выбран двигатель ДПТ – 2ПО200L.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. В.В.Москаленко «Электрический привод», издательство «Мастерство», Москва, 2002.
2. Курс лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод» за 2007 г.
3. А.А. Воронов, В.К. Титов, Б.Н. Новогранов «Основы теории автоматического регулирования и управления», Учебное пособие, 2003.
4. М.П. Белов. В.А. Новиков. Л.Н. Рассудов «Автоматизированный – электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов», Москва, 2004.