Разработка проекта привода электромеханического модуля выдвижения "С" исполнительного механизма манипулятора с горизонтальным перемещением. Расчёт естественных электромеханических и механических характеристик устройства, составление функциональной схемы.
Аннотация к работе
Курс теории электропривода включает в себя комплекс общих вопросов, относящихся к силовой части электропривода и системе управления, обеспечивающих электромеханическое преобразование энергии. Правильный выбор элементов силовой части и системы управления электроприводом позволяет получить нужные характеристики, отвечающие требованиям производственного процесса. Задания на курсовое проектирование посвящены проектированию силовой части и систем управления электропривода станков с ЧПУ и промышленных роботов (ПР), являющихся основными элементами гибких автоматизированных производств (ГАП). Следует отметить, что подавляющее число выпускаемых в настоящее время станков с ЧПУ имеет электрические приводы подач и приводы главного движения.Для проектирования привода электромеханического модуля выдвижения «С» исполнительного механизма манипулятора даны следующие исходные данные: Грузоподъемность манипулятора: мг = 25 (кг); Масса механизма выдвижения: мм = 75 (кг);Для манипуляторов с горизонтальным перемещением, работающих в горизонтальной системе координат, выражение для расчетной мощности запишется: привод электромеханический манипулятор модульЭлектромеханическая характеристика АД рассчитываемая в соответствии со схемой замещения, приведенной на рисунке 1(а) по соотношению: Для S=-1 где S - текущее значение скольжения. Величина сопротивлений , , , рассчитывается в соответствии с соотношениями: , , где базовое сопротивление: Номинальный ток фазы статора АД: Расчетные значения активных и индуктивных сопротивлений схемы замещения приведены в таблице 1. Сопротивления X1 и R1 рассчитываются по формулам: При переходе к традиционной схеме замещения на рисунке 1(б), принимаем для нее в соответствии с обозначениями рисунка 1. Все дальнейшие обозначения соответствуют схеме замещения на рисунке 1(б). Максимальное значение тока в генераторном режиме работы имеет место при скольжении и равно: Ток намагничивания АД рассчитывается по формуле: Ток рассчитывается из предположения, что треугольник токов АД является прямоугольным, тогда: Расчетная механическая характеристика АД получается с помощью формулы Клосса: Переход от скольжения к частоте вращения осуществляется с помощью соотношения: Механическая и электромеханические характеристики АД приведены на рисунке 2, а расчеты сведены в таблице 2.Для обеспечения условия y2=const в динамических процессах необходимо регулировать амплитуду и фазу тока статора по формулам: Электрическая скорость вращения поля статора, соответствующая номинальной частоте: Индуктивность главного поля, полей рассеяния статора и ротора АД: Индуктивность статорной и роторной цепи: Значение y2max определим из номинального режима работы АД, полагая при этом треугольник токов прямоугольным: где ; - амплитудные значения токов. Амплитудное значение потокосцепления трехфазной машины: Амплитудное значение потокосцепления двухфазной машины: По приведенным выше соотношениям рассчитаны зависимости I1max(2)=f(Sa) и j1=f(Sa), данные расчетов сведены в таблице 3 и приведены на рисунках 3 и 4. Пересчет зависимостей производится на основании соотношений: Рассчитываем механические характеристики в системе частотно-токового управления, обеспечивающей поддержание y2max=const. Выражение для электромагнитного момента двигателя: Зависимости M=f(w), I1max(2)=f(w), I1max(3)=f(w) и I1=f(w) приведены на рисунке 7. Данной структуре соответствует функциональная схема построения системы частотно-токового управления, приведенная на рисунке 5(б).Так как момент АД нелинейно зависит от доступного для измерения тока статора, реализовать обратную связь по моменту с помощью отрицательной обратной связи по току, как в электроприводе постоянного тока, здесь не удается. Поэтому откажемся от автоматического регулирования момента по отклонению и используем компенсационный способ управления с помощью положительной обратной связи по скорости. Взяв за максимальное значение входного напряжения преобразователя по каналам частоты, фазы и амплитуды тока U УЧ max = U УФ max = U УТ max = 10 (В), можно определить необходимые коэффициенты передачи по частоте, фазе и амплитуде тока ПЧ. Полагая, что коэффициент передачи датчика скорости равен коэффициенту положительной обратной связи по скорости: Требуемая величина коэффициента усиления регулятора момента РМ: Жесткость механической характеристики при j2 = const: Величина Км определяется из выражения: Модуль приведения к валу двигателя: Момент инерции груза: Суммарный момент инерции: Найдем стопорный момент: Приняв Мстоп = 2,094 Н?м, получим величину Uзм: Нелинейный элемент НЭ1 формирует сигнал задания Uyt в зависимости от Sa: В канале формирования фазы включен НЭ2, формирующий Uуф в функции Sa: Значение скольжения, соответствующее МСТОП : Расчеты сведены в таблицу 4, а зависимости UYT , UУФ , рассчитанные с помощью соотношений, приведены на рисунке 8.Максимальное напряжение на входе регулятора скорости: Расчет статических характеристик производится в соответствии с соотношением: Данные расчетов сведены в таблице 5
План
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
1.Расчет мощности электродвигателя и его выбор по каталогу 4
1.1 Исходные данные 4
1.2 Расчет 5
2.Расчет естественных электромеханических и механических характеристик АД 6
3.Составление функциональной схемы и расчет параметров функциональных преобразователей системы частотно-токового управления 10
3.1 Расчет параметров контуров регулирования момента 14
32 Расчет параметров контуров регулирования скорости 19
3.3 Расчет параметров контуров регулирования положения 20
4.Расчет статических характеристик электропривода в замкнутой системе 22
5.Расчет динамических режимов отработки больших и малых перемещений на ЭВМ 23