3. Выбор элементов электропривода

Любой ЭП, вне зависимости от назначения, предполагает наличие элементов, обязательных для его функционирования. Такими элементами являются: измеритель рассогласования ИР, усилитель У, исполнительный двигатель ИД, передаточный механизм ПМ. Все эти элементы функционально связаны, поэтому их правильный выбор является важнейшим этапом проектирования. [1]

электропривод чертеж узел динамический

3.1 Исполнительный двигатель

Двигатель в ЭП является главным исполнительным элементом, преобразующим напряжение в перемещение РО. От того, насколько быстро ИД развивает обороты, преодолевая сопротивление нагрузки, зависит, в конечном счете, быстродействие ЭП. От способности двигателя развивать момент на валу при малейших напряжениях управления зависит плавность работы ЭП и точность.

Значения скоростей и ускорений, которые может развивать двигатель, ограничены по величине. Если требуемые скорости и ускорения привода выше тех, которые способны обеспечить двигатель, то попытки получения удовлетворительно работающего привода введением каких-либо корректирующих устройств будут безуспешными.

Мощность, которую двигатель может рассеивать, не нагреваясь выше допустимой температуры, также ограничена по величине. Если мощность, теряемая в двигателе в процессе работы в заданном режиме, выше допустимой, то необходимо использовать дополнительные меры охлаждения, сокращать время работы или применять другой более мощный двигатель.

Установка двигателей излишней мощности приводит к неоправданному возрастанию габаритов и веса привода, ухудшению энергетических показателей и тому подобное. Применение двигателей заниженной мощности позадачному закону или влечет за собой перегрев двигателя свыше допустимой температуры и, следовательно, резкое снижение срока службы привода.

Для следящих приводов, работающих обычно в режиме движения с переменной скоростью, расчет мощности двигателя не может дать сразу однозначного решения, ибо величина требуемой мощности зависит от момента инерции якоря двигателя и передаточного числа редуктора, которые на первом этапе расчета не известны. В связи с этим выбор мощности ИД осуществляется методом последовательных приближений, то есть, сначала двигатель выбирается на основании приближенных соотношений, а затем пригодность ориентировочно выбранного двигателя проверяется детальным анализом динамических возможностей и энергетических характеристик привода. [5]

В качестве основного будем рассматривать длительный режим работы. Нагрев двигателя будем считать обусловленным среднеквадратическим моментом. Виды нагрузки сведены к типовым: постоянному статическому моменту, сухому и жидкому трению, шарнирному моменту и моменту, обусловленному инерционными характеристиками объекта управления, редуктора и самого двигателя.

Выбор электродвигателя по моменту нагрузки производиться по формуле

, (3.1)

где данные параметры находятся в техническом задании, перечислим их:

М_тм – момент сухого трения 4 Нм; Ώ_м - максимальная угловая скорость 1.8 радиана; М_ст – активный статически момент 20 Нм; J_н – момент инерции нагрузки ротора 4 кг м²; ε_м - наибольшее угловое ускорение 0,6 радиана; тогда

По исходным данным с учетом параметров нагрузки, определим мощность Р_тр, которая требуется для преодоления некоторого усредненного среднеквадратического момента, характеризующего тепловой режим ИД. Р_тр определяется по формуле:

(3.2)

где Кр – коэффициент запаса, равный 1.3;

По имеющимся в каталоге двигателям выбираем ИД, удовлетворяющий следующему условию;

, (3.3)

где P^* – мощность выбранного двигателя 90Вт;

Выбираем двигатель типа МИГ – 90А.

Таблица 3.1. Технические данные двигателя

Un, В	Pn, Вт	In, A	Mn, Н*м	Ωn, с‾¹	J, кг*м² 10-5	Мтр, Н*м	Мп, Н*м	m, кг
27	90	4.5	0.286	300	2	0.057	1.82	5.9

Таблица 3.2. Габаритные и установочные размеры двигателя

d1, мм	d2, мм	d3, мм	d4, мм	d5, мм	d6, мм	-
110	M5	8	110	130	10	-
l1, мм	l2, мм	l3, мм	l4, мм	l5, мм	l6, мм	l7, мм
8	17	52	113	214	148	120

После этого двигатель проверяется по его моментным характеристикам.

Одним из основных условий пригодности двигателя является его проверка по максимальному результирующему моменту. Условием пригодности является выполнение неравенства: проверим пусковой момент по формуле

, (3.4)

где – передаточное отношение редуктора, тогда получается

1.82*168≥25.7

Из (3.4) очевидно, что проверка двигателя по пусковому моменту выполнена.

Проверка по пусковому моменту прошла успешно, но это недостаточно для окончательного решения о пригодности выбранного двигателя, поскольку его средняя нагрузка по току в течение всего времени работы, обусловленная изменчивостью момента нагрузки, может превысить номинальное значение. Приступим к проверки по средне квадратичному моменту (проверка по теплу).

, (3.5)

где М^*_n – номинальный момент двигателя заданный в паспорте 0,286 Нм; таким образом

Получаем следующие соотношение по формуле (3.5)

,

Очевидно, что оно удовлетворяет требованием по теплу.