Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский Государственный Университет

Институт высокоточных систем им.В.П.Грязева

Кафедра «Приборы управления»

Курсовой проект

на тему:

«Разработка системы стабилизации напряжения самолетного генератора постоянного тока типа ГС – 10 – 350М»

Выполнил: ст.гр. 120481

Кирюхин А.С.

Проверил: к.т.н., профессор

Малютин Д.М.

Тула 2011

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский Государственный Университет

Институт высокоточных систем им.В.П.Грязева

Кафедра «Приборы управления»

Техническое задание на проектирование

студента группы 120481 Кирюхин А.С.

1. Тема: «Разработка системы стабилизации напряжения самолетного генератора постоянного тока типа ГС – 10 – 350М».

2. Исходные данные для проектирования:

- номинальное напряжениеВ;

- номинальный токА;

- номинальная мощность кВт;

- масса кг;

- сопротивление обмотки возбуждения Ом;

- число пар полюсов ;

- диапазон рабочих скоростей вращения об/мин;

- число витков обмотки якоря ;

- число активных проводников якоря ;

- число пар параллельных ветвей обмотки якоря ;

- сопротивление обмотки якоря Ом;

- число витков на полюсω_в=888;

- дополнительных полюсов нет.

3. Пояснительная записка.

4. Перечень графического материала:

- логарифмические амплитудно-фазовые характеристики – А1;

- структурная схема системы – А1;

- схема электрическая принципиальная – А1.

5. Разработать систему стабилизации напряжения самолетного генератора типа ГС – 10 – 350М. Параметры: выходное напряжение генератора нестабилизированное 27,5±15% В. Требуется стабилизировать выходное напряжение генератора до уровня 27,5±1% В.

Руководитель проекта

Оглавление

Введение 5

1. Расчет генератора постоянного тока типа ГС – 10 – 350М 7

1.1. Составление уравнения генератора постоянного тока 7

1.2. Расчет параметров генератора постоянного тока 11

2. Разработка схемы регулирования 15

3. Расчет параметров схемы регулирования 17

3.1 Расчет сопротивления в цепи обмотки возбуждения генератора 17

3.2 Выбор двигателя и расчет коэффициента передачи редуктора 19

3.3 Расчет двигателя постоянного тока 20

3.3.1 Вывод передаточных функций 21

3.3.2 Расчет основных параметров двигателя. 25

3.4 Выбор усилителя мощности. 27

4. Анализ системы стабилизации напряжениягенератора ГС – 10 – 350М 30

4.1 Вывод ПФ системы по управляющему воздействию 30

5. Анализ системы стабилизации напряжения после коррекции 30

6. Расчет корректирующего звена 32

7. Описание принципиальной электрической схемы регулятора напряжения 33

Заключение 34

Список литературы 35

Приложение 36

Введение

Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии, то есть может быть использована в любом случае.

Электрическую энергию на летательных аппаратах применяют для приведения в действие системы запуска авиадвигателя, органов управления и специального оборудования, питания радиотехнических устройств, электрических пилотажно-навигационных систем и приборов, для освещения и обогрева. В качестве основного источника электроэнергии на летательных аппаратах используют генераторы.

Можно выделить следующие преимущества электрической энергии:

• Возможность легкой передачи и распределения между потребителями;

• Возможность легкой трансформации в другие виды энергии;

• Удобство автоматизации;

• Возможность резервирования, что повышает надежность системы.

В соответствии с техническим заданием на проектирование в курсовом проекте требуется разработать схему системы стабилизации напряжения самолетного генератора постоянного тока типа ГС – 10 – 350М и построить электрическую принципиальную схему регулятора напряжения генератора. А так же необходимо построить логарифмические амплитудно-фазовые частотные характеристики передаточных функций по входному, выходному и возмущающему воздействиям.

1. Расчет генератора постоянного тока типа гс – 10 – 350м

1.1. Составление уравнения генератора постоянного тока

Составим приближенное линейное уравнение динамики генератора для случая, когда частота вращения вала генератора постоянна, полагая входной величиной напряжения возбуждения , а выходной – напряжение на нагрузке . для упрощения задачи не будем учитывать влияние гистерезиса, вихревых токов и реакции якоря и предположим, что поток рассеяния изменяется по одному закону с потоком возбуждения .

Воспользуемся эквивалентной схемой генератора.

Рис.1. Эквивалентная схема генератора.

Рассмотрим генератор в статическом режиме работы. В этом случае без учета реакции якоря напряжение на выходе генератора.

,

• где - э.д.с. генератора, В;

• - конструктивная постоянная генератора;

• - поток возбуждения генератора, Вб;

• - число пар полюсов;

• - число активных проводников якоря, равно удвоенному числу витков обмотки якоря;

• - число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

• - скорость вращения якоря, об/мин;

• - сопротивление цепи якоря, Ом;

• - ток якоря, А.

Конструктивная постоянная генератора может быть рассчитана по его номинальным данным:

Уровнем напряжения генератора можно управлять с наименьшей затратой мощности путем изменения величины магнитного потока возбуждения , устанавливая соответствующие значения напряжения или тока возбуждения. Поток возбуждения генератора является нелинейной функцией от магнитодвижущей силы (м.д.с.) . В технических данных генератора эта зависимость приводится в виде кривой намагничивания на один полюс: . По кривой намагничивания можно построить нагрузочные характеристики генератора.

Рис.2. кривая намагничивания.

Эти характеристики позволяют определить диапазон изменения тока возбуждения, необходимого для поддержания заданного уровня напряжения генератора при изменении тока нагрузки. Для приращения потока возбуждения справедливо выражение:

,

где - число витков обмотки возбуждения на полюс.

Коэффициент определяется из выражения:

Уравнение в изображениях для цепи возбуждения при последовательном соединении обмоток полюсов имеет вид:

,

• где - сопротивление цепи возбуждения, Ом;

• - индуктивность цепи возбуждения, Гн;

• - коэффициент, учитывающий рассеяние магнитного потока генератора, берется из диапазона от 1,15 до 1,2.

Изображение э.д.с. генератора запишется в виде

где .

Для цепи якоря и нагрузки можно записать уравнения:

,

, где

• - изображение приращения тока нагрузки в цепи якоря;

• - изображение приращения напряжения генератора;

• - индуктивность обмотки якоря, Гн;

• - сопротивление нагрузки, Ом;

• - индуктивность нагрузки, Гн.

Приближенно величину можно рассчитать по формуле:

,

где

• - коэффициент, берется из диапазона от 0,25 до 0,4.

Решая совместно эти уравнения получим уравнение динамики генератора, записанное в изображениях:

,

где

• - постоянная времени цепи возбуждения, с;

• - постоянная времени цепи якоря, с;

• - постоянная времени цепи нагрузки, с;

• - коэффициент передачи генератора.

При активной нагрузке постоянная времени . Часто величина мала и ею можно пренебречь. После чего уравнение генератора в изображениях принимает вид:

.