АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к курсовому проектированию по курсу

“Автоматизированный электропривод”

Для студентов специальности 0636

“Автоматизация”

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………….. 4

1. Задание ………………………………………………………………………………………

2. Порядок работы ………………………………………………………………………..

3. Основные теоретические положения

   1. Механические характеристики механизмов и двигателей ………………………….

   2. Выбор мощности двигателя ………………………………………………………….

   3. Функциональная схема комплектного тиристорного электропривода …………..

   4. Структурная схема САР ……………………………………………………………..

   5. Расчет статических характеристик …………………………………………………..

   6. Определение передаточных функций отдельных элементов ………………………

      1. Передаточная функция тиристорного преобразователя ……………………..

      2. Передаточная функция электродвигателя …………………………………….

      3. Передаточная функция датчиков ……………………………………………..

      4. Передаточная функция промежуточного усилителя ………………………..

   7. Оценка качества регулирования по кривым переходного процесса ………………

4. Рекомендации по оформлению курсового проекта ………………………………..

Список рекомендуемых источников …………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Современные автоматизированные электроприводы представляют собой сложные динамические систем, включающие в себя линейные и нелинейные элементы, обеспечивающие в своем взаимодействии разнообразные статические и динамические характеристики. Приобретение навыков проектирования, расчета и анализа подобных систем имеет большое значение при подготовке специалистов в области автоматизации и механизации современного производства.

При выполнении курсового проекта студент должен освоить методику проектирования автоматизированного электропривода путем компоновки его из серийно выпущенных элементов и производить синтез САР с целью получения заданных требований к электроприводу.

В методических указаниях кроме задания дается небольшой объем теоретического материала, способствующего наиболее быстрому вхождению в курс решаемых вопросов, однако наличие этого материала не исключает пользование справочной, научной и учебной литературой.

I.Задание

По исходным данным, приведенным в таблице 1.1 -1.3, необходимо:

1. выбрать тип и рассчитать требуемую мощность электродвигателя с учетом переходных процессов при пуске, торможении и изменении режимов работы двигателя;

2. в соответствии с исходными данными (мощностью, диапазоном регулирования скорости и другими параметрами) выбрать тип преобразователя [4, 5];

3. разработать принципиальную схему силовой части электропривода;

4. по паспортным данным [4, 5, 6], принципиальной схеме и характеристикам, приведенным в приложении к данной методике, рассчитать передаточные функции всех элементов электропривода (электродвигателя, преобразователя и т.д.) и составить его структурную схему;

5. исследовать устойчивость и качество переходных процессов.

Курсовой проект состоит из 3-х вариантов. Исходные данные механизма и дополнительные условия приведены к каждому варианту в таблицах и пояснениях к ним.

Исходные данные

Вариант 1

Таблица 1.1

№ зада-ния	Момент сопротив-ления на валу механизма			Момент инерции механизма			Минималь-ное время цикла работы	Диапазон регулиро- вания скорости		Максимальная скорость вращения механизма		Стати ческая погреш ность поддер- жания скорости		Максим. коэффиц. Относит. продолжи тельности цикла
	Н•м			кг•м2			с			об/мин		%
	Mmax	Mmin					tu	D		n		∆ωЗ		ε
1	2	3		4			5	6		7		8		9
1	6	2		0.5			10	1000		1000		0.5		0.9
2	10	3		0.075			10	1000		1000		0.5		0.95
1	2	3		4			5	6		7		8		9
3	10	5		1.0			15	500		2000		2.5		0.8
4	25	10		0.1			15	20		1500		0.5		0.8
5	25	20		0.15			20	1000		600		0.5		0.8
6	50	25		1.75			25	100		1000		2.5		0.9
7	50	10		0.75			25	500		1500		1.0		0.9
8	100	10		2.0			30	100		900		2.5		0.9
9	100	10		0.2			30	2000		1500		0.5		0.9
10	200	100		2.5			40	20		1500		2.5		0.8
11	200	200		0.5			40	1000		2000		0.5		0.8
12	500	200		3.0			40	1000		400		0.5		0.9
13	500	300		0.3			50	20		1000		2.5		0.8
14	1000	200		5.0			60	500		600		1.0		0.9
15	500		500		1.5	60			100		1000		1.0		0.9

Электропривод должен обеспечить плавное регулирование скорости механизма.

Статистическая погрешность поддержания заданной скорости при изменении момента сопротивления заданном диапазоне не должна превышать заданной скорости во всем диапазоне регулирования.

Режим работы механизма – повторно-кратковременный. Расчет мощности двигателя произвести при его работе с максимальным коэффициентом относительной продолжительности включения (ε_max) и минимальном времени циклаt_{ц min}.

Относительная продолжительность включения определяется по выражению (рис.1.1).

где t_p1– время работы при М_с= М_{с max};

t_p2– время работы приM_c=M_{c min};

В нереверсивных приводах должно быть предусмотрено динамическое торможение.

Рис. 1.1

Исследование качества переходного процесса произвести при ступенчатом изменении управляющего воздействия задания скорости от 0 до 0,1 номинальной.

Таблица 1.2

№ Зада-ния	Максим. момент или сила сопроти-вления мех-ма		Момент инерции механизма или масса			Максим. число позициони-рования механизма		Максим. коэфф. относи-тельной продолжи-тельности цикла	Погрешность позициони-рования макс.	Максим. скорость переме-щения механизма				Вид движения
	Н	Н•м	кг•м2	кг		1/4				м/с		1/с
	F	M	Ji	m				Еmax	δзад	V		ω
1	2	3	4	5		6		7	8	9		10		11
1	1000		50			200		0.7	0.01	0.2				поступ.
2	1000		50			100		0.7	0.01	0.1				поступ.
3	1500		100			200		0.7	0.01	0.2				поступ.
4	2000		100			100		0.7	0.01	0.2				поступ.
5	2000		150			200		0.7	0.01	0.15				поступ.
6		100		5		200		0.8	0.5			1		вращат.
7		100		5		100		0.8	0.5			2		вращат.
8		150		10		200		0.8	0.5			1		вращат.
9		150		10		100		0.8	0.5			2		вращат.
10		250		20		200		0.8	0.5		1.5			вращат.
11		300		25		200		0.7	2		2			вращат.
12		300		25		100		0.7	2		4			вращат.
13		500		30		200		0.7	2		2			вращат.
14		500		30		100		0.7	2		4			вращат.
15		800		50		200		0.7	2		3			вращат.
16	2000		200			200		0.8	0.002	0.2				поступ.
17	2000		200			100		0.8	0.002	0.4				поступ.
18	3000		300			200		0.8	0.002	0.2				поступ.
19	3000		300			100		0.8	0.002	0.4				поступ.
20	5000		500		200		0.8		0.002	0.3			поступ.

Датчики положения механизма выбрать, исходя из заданной точности.

При расчете мощности электродвигателя принять наиболее неблагоприятный режим работы. Разработать электропривод следящей системы, обеспечивающей заданную точность слежения механизма при максимальной скорости задающего сигнал и максимальном моменте сопротивления.

Расчет мощности системы произвести для наиболее неблагоприятного режима работы.

Таблица 1.3

№ зада-ния	Максим. нагрузка		Вид движения механизма		Абсолютная погреш- ность слежения, не более		Максим. скорость изменения задающего игнала				Максим. скорость изменения задающего сигнала				Момент инерции или масса мех-ма
	Н	Н•м			мм	мин	м/с		1/с		м/с		1/с		кг•м2			кг
	F	M			δ		V		ω		V		ω		J			m
1	2	3	4		5	6	7		8		9		10		11			12
1	1000		поступ.		0,1		0,05				0,0025				50
2	100		поступ.		0,05		0,02				0,001				50
3	1500		поступ.		0,1		0,05				0,002				100
4	2000		поступ.		0,05		0,02				0,002				150
5	2000		поступ.		0,1		0,05				0,005				150
6	3000		поступ.		0,05		0,02				0,001				200
7	3000		поступ.		0,1		0,05				0,005				200
8	5000		поступ.		0,05		0,02				0,001				300
9	5000		поступ.		0,1		0,05				0,002				300
10	7500		поступ.		0,05		0,02				0,001				500
11		100	вращат.			1			1				0,01					5
12		100	вращат.			0,5			2				0,02					5
13		150	вращат.			1			0,5				0,05					10
14		150	вращат.			0,5			1,5				0,015					10
15		250	вращат.			1			1				0,05					20
16		300		вращат.		0,5				1				0,01			25
17		300		вращат.		1				2				0,02			25
18		500		вращат.		0,5				0,5				0,05			30
19		500		вращат.		1				1,5				0,015			30
20		750		вращат.		0,5				1				0,02			50

Исследование переходного процесса произвести при ступенчатом управляющем воздействии.

Датчики положения механизма выбрать, исходя их требуемой точности.

В расчетах принять КПД редуктора равным 20 %.