Курсовая работа

по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления»

Тема работы:

«Управляемый разгон двигателя постоянного ток»

Выполнил

Студент гр. УИТ-41

Проверил

.

Саратов 2011

РЕФЕРАТ

Объем работы 16 страниц, она содержит 7 рисунков, 3 таблицы, 26 формул.

ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА , РАЗГОН, ТОРМОЖЕНИЕ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, КОММУТАЦИЯ, ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕЗИСТОРЫ, СЕМИСТОРЫ, МИКРОПРОЦЕССОР, ТОК ЯКОРЯ.

В работе рассматривался автоматизированный пуск двигателя постоянного тока при условии ограничения тока якоря. Исходя из упрощенной модели процесса было рассчитано сопротивление пусковых резисторов, время этапов пуска и угловые скорости якоря на соответствующих этапах. Результаты расчетов были проверены математическим моделированием, исходя из более полной модели объекта. Разработана принципиальная электрическая схема системы автоматического управления пуском.

1. Введение и постановка задачи

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения наиболее часто используются в системах автоматики так как они очень просты в управлении и имеют привлекательные с точки зрения разработчика механические характеристики. Однако при подключении двигателей постоянного тока средней и большой мощности к источнику питания могут возникнуть проблемы, так как в момент включения ток якоря ограничивается только активным сопротивлением якоря. Сопротивление якоря двигателя довольно мало, поэтому ток в момент включения достигает очень больших значений и может вывести из строя сеть, источник питания, да и сам двигатель.

В самом деле, с достаточно высокой точностью математическую содель двигателя постоянного тока можно представить в виде [ 4 ]:

(1)

где - индуктивность якоря;- ток якоря;- активное сопротивление цепи якоря;- угловая скорость якоря;- приведенный момент инерции якоря;- момент трения в коллекторе и подшипниках;- момент нагрузки;- постоянные коэффициенты, определяемые конструкцией данного двигателя;U – питающее напряжение.

Моменты трения с достаточной точностью можно считать изменяющимся по закону:

(3)

Момент нагрузки, в принципе может изменяться по любому закону, но в данном случае этот закон примем в виде:

(2)

Первое уравнение системы (1) описывает динамику электромагнитных процессов в двигателе, второе – электромеханические. В уравнениях (1) это приводит к тому, что правая часть второго уравнения будет отлична от нуля только, если выполняется условие:

. (4)

Коэффициенты имеют совершенно различную размерность, но обычно они очень близки по модулю, поэтому в дальнейшем будем называть их единым электромагнитным коэффициентом и обозначать.

Так как электромагнитные процессы в якоре протекают на порядок быстрее электромеханических, то при включении двигателя в сеть через очень короткий промежуток времени , а угловая скорость не успеет увеличиться и. Поэтому в первый момент после включения ток якоря будет определяться выражением:

. (5)

Естественно, если - активному сопротивлению якоря, которое очень мало, то ток может достигать очень больших значений. Поэтому при запуске двигателей постоянного тока средней и большой мощности последовательно с якорем подключают один или несколько резистров, последовательно отключая их при достижении якорем определенных оборотов. То есть

. (6)

Для этого применяют схему, которую обобщенно можно представить, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Часть принципиальной электрической схемы

пуска и динамического торможения двигателя постоянного тока

В настоящее время в качестве контактов К1.1 и К1.2 применяются электронные элемент, в частности семисторы, а управление ими осуществляется с помощью микропроцессоров. Резистор , и контакт КМ1.1 используются для ограничения тока при динамическом торможении двигателя.

Цель работы:

1. Рассчитать количество и сопротивление дополнительных резисторов включаемых в цепь якоря при разгоне и торможении, исходя из выполнения условия:

, (7)

где - ток якоря при номинальном моменте нагрузки.

2. Рассчитать параметры переходных процессов пуска и торможения, используя упрощенную математическую модель двигателя.

3. Проверить параметры переходных процессов методом математического моделирования на ЭВМ.

4. Разработать обобщенную электрическую принципиальную схему системы управления пуском двигателя и описать ее работу.

Исходные данные:

Таблица 1.

№ варианта	Тип двигателя	Номинальная мощность навалу, Вт	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток якоря, А	Номинальная частота вращения, об/мин	Сопротивление якоря, Ом	Индуктивность якоря, ·10-3, Гн	Момент инерции якоря, 10-3, кг/м2	Отношение момента сопротивления к моменту нагрузки, %	Схема управления
							L	J	α
30	МИ-32	450	110	5,0	1500	0,605	4,5	13,25	55	Т