РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
| Кафедра | Систем Управления и Информатики | Группа |
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к расчетной работе
| по выбору двигателя для САУ |
| Автор расчетной работы | Воробьёв В.С. | (подпись) |
| (фамилия, и.о.) | ||
| Руководитель | Сударчиков С. А. | (подпись) |
| (фамилия, и.о.) | ||
| “ | “ | г. | Санкт-Петербург, | г. |
| Работа выполнена с оценкой | ||||||||
| Дата защиты “ | “ | г. | ||||||
Содержание
Введение................................................................................................................................... 3
1 Расчет номинальной мощности двигателя......................................................................... 3
2 Выбор двигателя................................................................................................................... 3
3 Расчет оптимального передаточного числа редуктора..................................................... 4
4 Выбор редуктора................................................................................................................... 4
5 Проверочные соотношения.................................................................................................. 5
6 Расчет передаточной функции двигателя.......................................................................... 5
7 Описание функциональной схемы электропривода переменного тока......................... 7
Заключение............................................................................................................................... 8
Литература................................................................................................................................ 9
Приложение А.......................................................................................................................... 10
Введение
Необходимо создать привод для САУ. Постановка задачи:
Выбрать двигатель переменного тока для САУ и разработать привод по исходным данным, указанным в Таблице 1:
Таблица 1 - Исходные данные
| Мн, Н*м | Jн, кг*м2 | Ωm, рад/с | εm, рад/с2 |
| 0.22 | 1.2 | 9.2 | 2.2 |
Соответственно:
· Мн – момент сопротивления нагрузки
· Jн – момент инерции нагрузки
· Ωm – максимальная скорость вращения нагрузки
· εm – максимальное ускорение нагрузки
Ωm=9.2 рад/с ≈ 88 об/мин
Расчёт номинальной мощности двигателя
Мощность двигателя равна:
- мощность, необходимая для вращения нагрузки
Таким образом, 
Будем выбирать двигатель с запасом мощности не более 40%, то есть
Выбор двигателя
Для данного расчета возьмем Асинхронный трехфазный двигатель 56A-4, поставляемый фирмой ООО «Вокар» (Дубликат двигателя BONFIGLIOLI 56A-4)
Таблица 2 – Характеристики двигателя
| Выходная мощность, кВт | 0.06 |
| Номинальный крутящий момент Н*м | 0.43 |
| Номинальная скорость вращения, об/мин | |
| Момент инерции двигателя, кг*м2 | 1.5*10-4 |
| Масса, кг | 3.5 |
| Ø, мм | |
| Длина, мм |
Расчет оптимального передаточного числа редуктора
Рассчитаем оптимальное передаточное число редуктора
Выбор редуктора
Выберем редуктор Maxon Motor Koaxdrive KD32 (354722)
Таблица 3 – Характеристики редуктора
| Передаточное число i | |
| Число ступеней | |
| КПД η, % | |
| Максимальная входная скорость вращения, об/мин | |
| Масса, кг | 0.13 |
| Ø, мм | |
| Длина, мм | 40.7 |
| Момент инерции редуктора, кг*м2 | 0.65*10-7 |
Проверочные соотношения
Проверочное соотношение мощностей
Проверочное соотношение моментов
Проверочное соотношение скоростей вращения
В результате данных проверок можно сделать вывод, что мы выбрали подходящий по параметрам двигатель.
Расчет передаточной функции двигателя
Выведем передаточную функцию двигателя
Передаточная функция двигателя постоянного тока связывает между собой напряжение, подаваемое на двигатель, и скорость вращения вала двигателя, и при условии линеаризации рабочего участка механической характеристики двигателя с учетом влияния редуктора и нагрузки имеет вид:
Здесь 
- коэффициент передачи;
- электромеханическая постоянная времени.
- произведение коэффициентов передачи соединенных последовательно двигателя и редуктора:
Коэффициент передачи редуктора определяется как число, обратное его передаточному числу:
Электромеханическая постоянная времени определяется следующим образом:
 |
7 Описание функциональной схемы электропривода переменного тока
Рисунок 1 – Функциональная схема электропривода переменного тока (ИЭ1 – промышленная сеть переменного тока 220В 50 Гц, ИЭ2 – промышленная сеть переменного тока 380В 50 Гц, БП 1 – блок питания, УУ – устройство управления двигателем постоянного тока, ДУ – электродвигатель постоянного тока, МПУ – механическое преобразовательное устройство (редуктор), ДУП – датчик угла поворота, ОУ – объект управления)
Объектная реализация элементов схемы указана в Приложении А.
Заключение.
Разработан привод, позволяющий реализовать необходимую нагрузку с параметрами, данными в техническом задании. Привод выполнен с использованием устройств, описания которых приведены в Приложении А. Двигатель переменного тока А56-4 с управляется УУ БМ(Д)5030 с характеристиками, приведенными ниже. Показания снимаются энкодером Sendix absolut F3668. Питания данной схемы реализуется посредством двух источников энергии: обычной промышленной сети 220 В переменного тока и промышленной сети 380 В переменного тока, необходимой для обеспечения работы трехфазного асинхронного двигателя. Частота обоих сетей 50 Гц.
Литература
1. Методические указания по выбору двигателя для систем автоматического управления / П.В. Николаев, Г.Д. Абатурова.– Л.: Ротапринт, ЛИТМО, 1987.-56с.
2. Теория электропривода / С.А. Ковчин, Ю.А. Сабинин.– СПб.: Энергоатомиздат, 2000. – 496с.
3.Правила оформления курсовых и квалификационных работ / В.И. Бойков, С.В. Быстров, А.С. Кремлев, К.А. Сергеев.- СПб, СПБГУ ИТМО, 2007. – 36с.
Ссылки на сайты производителей, которые использовались в работе:
4. https://aviton.spb.ru
5. https://www.chemz.ru
6. https://mirprivoda.ru
7. https://www.wocar.ru
8. https://www.bonfiglioli.com
9. https://www.servotechnica.ru
10. https://www.eskovostok.ru
Приложение А
1. Характеристики двигателя
Асинхронный трехфазный двигатель 56A-4, поставляемый фирмой ООО «Вокар» (Дубликат двигателя BONFIGLIOLI 56A-4)
Рисунок 2 -Геометрические размеры двигателя
Таблица 4.1 – Дополнительные характеристики двигателя
| Полное название | двигатель электрический асинхронный трехфазный |
| Маркировка | 56A-4 |
| Кол-во полюсов | |
| Мощность электродвигателя, кВт | 0.06 |
| Мощность электродвигателя, л.с. | 0.09 |
| Количество оборотов в минуту | |
| Тип крепления | малый фланец (B14) |
| Класс изоляции | класс F (класс изоляции H на заказ) |
| Защищенность | степень защиты электродвигателя IP55 |
| Типовой режим работы | режим работы S1 |
Таблица 4.2 – Дополнительные характеристики двигателя
| Параметр | Значение | Пояснения |
| Номинальный крутящий момент (Cn), н*м | 0.43 | Номинальный крутящий момент электродвигателя зависит от мощности и скорости. Вычисляется как произведения усилия на радиус вала. |
| Отношение стартового крутящего момента (Cs) к номинальному | 2.8 | Стартовый крутящий момент - это момент, который должен развить двигатель, чтобы сдвинуться с мертвой точки и развить установленную мощность |
| Отношение максимального крутящего момента (Cmax) к номинальному крутящему моменту двигателя | 2.8 | Максимальный момент, развиваемый двигателем определенной номинальной мощности при определенной скорости. Максимальный крутящий момент представляет также величину момента сопротивления, при котором двигатель останавливается. |
| Номинальный ток In, А | 0.23 | Ток, потребляемый двигателем при приложении номинального напряжения для достижения номинальной мощности. Для другого приложенного напряжения потребляемый ток вычисляется пропорционально этому напряжению. |
| Отношение стартового тока двигателя Is к номинальному | 2.8 | |
| Шум, дБ | ||
| Масса электродвигателя, кг | 3.5 |
2. Характеристики редуктора
Редуктор Maxon Motor Koaxdrive KD32 (354722)
Рисунок 3 – Геометрические размеры и характеристики редуктора
3. Характеристики БП
Блок питания DC 10…30В
4. Характеристики энкодера (ДУП)
Энкодер Sendix absolut F3668 (с цельным валом), F3688 (с полым валом)
Общая информация:
Цельный/Полый вал Ø: Ø 6/ 1/4" / 8 / 10 мм
Диаметр корпуса: Ø 36x42
Максимальная частота вращения: 12 000 об/мин
Рабочая температура: -30oC... +85oC
Степень защиты: IP 67
Тип соединения: Кабель
Максимальное разрешение:16 Бит
Интерфейс: CANopen
Напряжение питания DC:10...30 В
5. Характеристики устройства управления
Блок управления трехфазным асинхронным двигателем БМ(Д)5030 с техническими характеристиками:
Таблица 5 – Характеристики УУ
| Тип двигателя | Мощность, кВт | Ном. ток,А | напр. питания по главной цепи | напр. питания по цепи управления | Высота, мм | Ширина, мм | Ток регул. |
| нереверс. | до 3 | 0.5 | ~380 В 50Гц | ~220В 50Гц | 0.2-0.63 |