Введение

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

Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую энергию вращательного, либо поступательного движения и включающее электромеханический преобразователь (двигатель) и устройство управления двигателем.

Современные электроприводы металлорежущих станков являются основным звеном автоматизированных систем управления технологическим процессом. Механическая энергия, необходимая для создания относительного перемещения инструмента и заготовки, в основном поступает от электрического двигателя – силовой части электропривода. Задающие и информационные системы в технологическом процессе проходят через информационную часть системы управления электроприводом.

Свойства автоматизированного электропривода определяют важнейшие показатели металлорежущих станков, а также качество и эффективность технологического процесса.

Цель данного проекта – разработать автоматизированный электропривод следящей системы, обеспечивающей заданную точность слежения механизма при максимальной скорости задающего сигнала и максимальном моменте сопротивления.

1 Функциональная схема сар положения

Упрощённая функциональная схема САР положения приведена на рисунке:

Рис.1 Функциональная схема САР

На рисунке:

РП – регулятор положения

ДП – датчик положения

ТГ – тахогенератор

РС – регулятор скорости

М – двигатель (механизм)

ТП – тиристорный преобразователь

ОВ – обмотка возбуждения

2 Выбор мощности электродвигателя

Выбор мощности электродвигателя произведём по методу эквивалентных величин.

Предварительный выбор производится исходя из заданных значений максимальной нагрузки, максимальной скорости механизма и КПД редуктора:

.

По заданию, необходимо производить расчет для наиболее неблагоприятных режимов работы. Исходя из этого примем . Следовательно, мощность двигателя:

.

По заданию, максимальное число позиционирований механизма 200 в час, а максимальный коэффициент продолжительности цикла равен 0,7. Тогда:

- минимальное время цикла.

Режим работы механизма повторно-кратковременный, нагрузочная диаграмма выглядит следующим образом:

Рис.2 Нагрузочная диаграмма механизма

Относительный коэффициент продолжительности цикла:

=0.7, где tp=tp1+tp2=2tp1, tp+to=Tц

Откуда tp=12.6 с, tp1=tp2=6.3c.

Таким образом время отдыха определим из формулы:

to=Tц-tp=18-12.6=5.4 c.

Для анализа переходного процесса определим нагрузочную диаграмму двигателя, так как она учитывает изменение момента в переходных режимах.

Учитывая режим работы механизма (повторно кратковременный ), построим нагрузочную диаграмму двигателя.

Mcmax=500 Hm, Mcmin примем равным 10% Mcmax, тогда эквивалентное значение мощности момента для стандартного значения относительной продолжительности цикла 0.6 вычисляются по следующим формулам:

Мощность на валу механизма вычислим как произведение момента на скорость вращения: Pмехmax=500*2=1 кВт, Pмехmin=50*2=100 Вт, тогда:

Рэмех=767.57 Вт=0.767 кВт

Мэмех=383.785 Нм

Далее, учитывая КПД редуктора 20%, получим Рэдв=3.837 кВт. Выбираемый электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:

Рном дв >= Рэ дв

Мном дв >= Мэ дв