(495)510-98-15
Меню
Главная »  Комплексная автоматизация производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31

о

тодобавки к напряжению источника питания U с амплитудой и частотой, пропорциональными частоте вращения ротора двигателя.

2. Определение напряжения питания электрической машины.

Напряжение, подводимое к машине, определяем по формуле

<У = <У-Д<У,

где U - напряжение источника питания; Д(У - сумма падений напряжений на диодах VD1 - VD3 и транзисторе VT1. При использовании кремниевых

диодов VD1 - VD3 и при обес-

К[ печении насыщения транзи-

1 стора VT1 можно приблизи-

тельно считать, что Afi 2B(f не изменяется при изменении тока, потребляемого двигателем. Тогда в номинальном режиме

<У =25В.

3. Определение оптимального значения пускового момента двигателя.

Проектируемый ВД предназначен для использования в специальном электроприводе робота, где предъявляются повышенные требования к уровню КПД. Для обеспечения работы ВД с максимальным КПД в номинальном режиме необходимо выбрать его пусковой момент в соответствии с выражением (6.8). Подставляя в (6.8) значение М„ом = 0,0239 Нм и Мт 0,0095 Нм, определенное согласно работе [5], получим


Рис. 6.10. Принципиальная схема ВД

я (2 + я)

М

я (2 +я)

- М\ +

мтм + м2

я (2 + я) 16

= 0,14 Н м.

Определяем значение КПД электрической машины в номинальном режиме работы по формуле (6.6):

М2 М„

0,0334 - 04)0794 - 0,00724

М

я (2 +я) 16

11+М

0,00134 + 0,0334

= 0,52.

4. Определение частоты вращения в режиме идеального холостого хода ВД. построение механической характеристики. Из выражения (6.9) находим

Мп , 0,14

Qn - QH

м

:41866 0,14-0,0334 =5493 с~ <5245 об/мин)

По известным значениям М„ и Q0 строим механическую характеристику двигателя п = /(М) (кривая / на рис. 6.11) и кривую т) = f(M) (кривая 2), а также проверяем по ним правильность предыдущих расчетов. По характеристике n = f(M) определяем примерное положение точки реального холостого хода (nxx, Мт. хх): пхх = 4800 об/мин.

5. Определение значения коэффициента Се, пускового тока, сопротивления цепи секций якорной обмотки (сечение ее провода без изоляции),

Для рассматриваемого ВД

Ел 8 .. 1

СЕ =

2 + я

2 + 3,14

25

549,3

= 0,071 В-о.

Из выражения для пускового момента

п я Е п

определяем пусковой ток:

= 3,13 А.

, я Мп 057° °14 /п=ТТ7 0,578 0,071

Находим сопротивление цепи якорной обмотки R из выражения 2U- 2 25

/п

3,13

=15,98 Ом.

6 Выбор параметров индуктора и обмотки якоря.

По данным технического задания мощность проектируемого ВД небольшая- Р„ом = Ю Вт. Поэтому, используя кривые на рис. 6.5, выбираем предварительно р = 2; о = 1,2; X = 1; в = 0,025; q = 1, kw = 1; m = 2.

0,75 0,60 0,45 0,30 0,15 О

л

об/мин

П*.х

4000 г- 3000 2000

Ь юоо

Г - г-

--I-

м-м

ft 0,20

0,4$ OfiO 0,75 0,90 Щ 1,20Н-й М->~

Рис. 6.11. К расчету частоты вращения в режиме идеального холостого хода

Выбранное сочетание параметров позволяет более чем в два раза уменьшить объем ротора электрической машины по сравнению с вариантом, пр котором р == 2; а = 1,2; X = 1; 6 = 0,05; q = 3; kw = 0,75; m = 2 (си. рис. 6.5).

Из рис. 6.5 находим при выбранных параметрах

Vp 0,24- 10 21 -г.

7. Выбор типов силовых транзисторов и диодов коммутатора и устройства управления.

По коллектору транзисторов VT2- VT5 коммутатора в режиме реверса с частоты вращения в режиме холостого хода протекает ток

и



где U - напряжение, подводимое к машине при £/ = 34 В; Е'й - амплитуда ЭДС в секциях якорной обмотки при U =U - &U; £д =--q--t/ - амплитуда ЭДС в полуобмотке дросселя при R$ - сопротивление цепи секции якорной обмотки при минимальной температуре окружающей среды; /?0 = [1 + 0,004 (& - 20)] # = 14.4 Ом.

С учетом выражений для UЕ0, ER и выражение для /ктах запишем в виде

1 2 + п 2 + п -

ктах [1 + 0,04 (#-20)]/? о,УО А.

Значение тока /к max соответствует максимально возможному току в секции якорной обмотки. Ток, потребляемый двигателем при реверсе, равен удвоенному току секций:

эм max = 2/к max 7,9 А.

По значению тока /к max выбираем транзисторы:

/к т > 1к гаах/ш = 3,95/0,7 = 5,64 А,

где km - коэффициент щадящего режима загрузки транзисторов. Для окончательного определения типа транзисторов VT2 - VT5 необходимо определить напряжение, прикладываемое к их коллекторно-эмиттерным переходам при максимальном напряжении питания двигателя V- 32 В и при соответствующей ему частоте вращения в режиме идеального холостого хода Qq. Из рис. 6.10 следует, что

max = U- + К + £д = 32 + 498 + 249 = 106.7 В.

В выбранных для ВД транзисторах VT2 - VT5 максимально допустимое напряжение на коллекторно-эмиттерных переходах должно удовлетворять неравенству

-этахк-э/°.7=152,4В.

Учитывая, что реверс с частоты вращения в режиме идеального холостого хода реально невозможен, окончательно выберем транзисторы с параметрами:

Ук-этах>150В- кт>5,6А.

Указанным значениям параметров удовлетворяют транзисторы типа КТ926.

По техническим условиям на транзисторы КТ926 находим падение напряжения ЛУк-э на их коллекторно-эмиттерных переходах при /к max = 3,95 А и при коэффициенте насыщения s = l,5(s = /6ртп к max), где h - ток в цепи база - эмиттер транзистора при /к = 3,95 A; p,nin - минимальное значение коэффициента передачи транзисторов КТ926 по току при Ь = -5°С.

Если транзисторы VT2 - VT5 выполнены в коммутаторе по схеме составного ключа, то

ДГЛ-К = Уб-Э г + Ук-э о,

где £/б-э2 - падение напряжения на переходе база-эмиттер транзистора КТ926; Ук-эо - падение напряжения на коллекторно-эмиттерном переходе входного транзистора.

Из технических условий находим AUS-K = 0,7 В. Сопротивление насыщенного транзистора КТ926

/?9т = Д£/к-э к max = 0,7/3,95 = 0,177 Ом. 8. Расчет вольтодобавочного дросселя.

Магнитопровод дросселя целесообразно выполнить из стали 3413, обладающей высокими магнитными свойствами.

Определяем коэффициент К, подставляя в выражение (6.35) значения Ец, р, По и Bs = 1,8 Тл (для стали 3413). Тогда

* - w s< - тда; 4.2.s49,3i.i.8 - °-0049 м°-

Находим сечение меди обмотки дросселя. Для этого определим ток, потребляемый электрической машиной в номинальном режиме:

/ - рн°м 10 0 77 А

эм~ Чэм^- ~ 0,52-25 А-

По обмоткам дросселя протекает ток

/д = 0,5/эм 0,385 А.

Дроссель L0 расположен в коммутаторе и должен длительно работать во всем диапазоне температуры окружающей среды (-5...+40°С). Для обеспечения небольшого перегрева дросселя выбираем небольшую плотность тока в его обмотках: / = 4 А/мм2. Тогда сечение провода обмотки дросселя без изоляции будет

5М = /д/7 = 0,385/4 = 0,096 мм2.

Диаметр провода без изоляции

rfM = V4SM/n = У 4 0,096/3,14 = 0,35 мм. Определяем значения коэффициентов Ci, Сг, С%:

Сх = V-Sm/Am = V0,096- 10-6/0,5 = 0,438 10~3 м:

С2 = \/K/kc = V0,0049/0,85 = 0,076 м;

с, = С,С2 = 0,0333-ю-3

Решая уравнение (6.46), пользуясь методом Кардано [55], найдем значение внутреннего диаметра дросселя, при котором достигается минимальный его объем. Порядок решения кубического уравнения (6.46) методом

Кардано следующий.

Разделив обе части уравнения (6.46) на коэффициент при Z3, получим

Z3 + aZ2 + bZ + с = 0, (6.49)

где

а = С3- = 0,105- 10-3; 6 = С2 j> = a00764.]0-6. с = - С3, Щ^- = - 0,001352 Ю-9.

1.43

Подстановкой Z = у - а/3 уравнение (6.49) приводится ..виду У3+ ру + Я = 0,

ГДе р = -а2/3 + 6; <7 = 2(а/3)3-а6/3 + С.

(6.50)



где

Л

Корин уравнения (6.50) следующие:

л i о Л + В А - В /- у, = А + В; (/2,з =--£- ± I-- V3 ,

-V-i+v -(f)+(f)-

В качестве Л и В берем значения кубических корней, удовлетворяющие условию Л В = -р/3.

Подставляя значения коэффициентов а, 6, с в приведенные выше выражения, получим

р = -1,1315 10-8 м2; q = - 0,000999 Ю 9 м3.

Тогда Qi = 0,19585- Ю-24 м6; Л = 0,98-10-4 м; В = 0,385-10~4 м. Так как решение уравнения (6.50) должно быть вещественным числом, то ему удовлетворяет корень

yl = А + В = 1,365- Ю-4 м.

Тогда

Z = d2 = (/i - а/3 = 1,015 Ю-4 м;

d = VI = 1,007 10~2 м Ю-2 м.

Находим параметры дросселя: D, Sc, в д> VA, lw, Ra. Подставляя значения коэффициентов Сз, Ci и Сг в выражение (6.37), находим

D = 0,0218 м.

Сечение магнитопровода

Sc=(-5y== 34,77. 10-e м2.

Сечение стали магнитопровода

Sc = (ILz£.y kc = 34,77 10- . 0,85 = 29,6- 10~б м\

Число витков полуобмотки дросселя

Шд = K/Sc = 0,0049/(29,6 10-6) = 166.

Определяем объем дросселя из выражения (6.45) е учетом б( = O.lii; 1/д = 0,477 10~б + 1,501 10-8 + 1(093. 1Q-8 + 0,645 10~б = 3,72 10~8м3.

Длину обмотки с числом витков авд и ее сопротивление найдем из выражений:

lw = Ц№ d3 + 2,256 d =- 5,15 м; #д = - 0,94 Ом.

Значения полученных параметров обеспечивают минимальный объем дросселя. Для уменьшения числа витков хюц в соответствии с рекомендациями § 6.3 выберем магнитопровоД дросселя с сечением стали, равным

Sc = 40 Ю-8 м2,

Тогда

шд = /С/(40 10-6) = 122. Vr, 4 см3. Из выражения (6.36) находим

и . 1 122.8.0.096- Ю-6

V 0,81.3,14-0,5 = 86 10 3 м Т О'86 см-

Подставляя значение d в выражение (6.37), находим внешний диаметр D:

! 4S / 4 . 40 ю-6 d= Д/-- +d= Д/ q 85 -+ 8,6- 10-3 = 0,022 м = 2,2 см.

Из выражения (6.40) находим длину и сопротивление обмотки дросселя: /ш = 0,79 + 3,36 = 4,15 м; Яд = 0,76 Ом.

9. Определение основных параметров провода обмотки якоря и размеров индуктора.

Подставляя в выражение (6.12) значения R, R, Ra, находим сопротивление секций якорной обмотки:

Rs = 15,98 - 0,177 - 0,76 = 15,04 Ом.

Зададимся значением плотности пускового тока, равным

/п = 60- 10 А/м2. Определяем сечение проводников якорной обмотки по выражению

Ins 3,129

us ~ 2J - 2 60 10е

Диаметр провода без изоляции

: 0,026- Ю-6 м2.

dMS = V45MS/ =0,182-Ю-3 м 0,18.10-3 м.

Диаметр провода с изоляцией

das = 0,22 Ю-3 м.

Определяем объем ротора электрической машины в соответствии с выражением (6.25):

/ 0 14. 1К Q8 \3 kp=(0,026.l0-a. 15,04 -25) 0.24 - 10- - 2.88 10- м-.

Так как А. = 1, то

3/4V з/ 4-2,88- Ю-8

°* - V -1Г - V -ш- -1М 10-2 м

Длина ротора

La = Z)p= 1,54 - Ю-2 м.

Находим длииу воздушного зазора б и длину магнита по оси намагничивания согласно выражению в табл. 6.1, подставляя в него значение Dpi

6 = 6Z)p = 0,386 Ю-3 м; Lu = 0,69 Ю-2 м. Определяем сечение магнита, используя выражение в табл. 6.1:

QM = 1,542 Ю-4 0,707 1,681 Ю-4 м2. Из выражения (6.19) находим среднюю длину витков обмотки якоря> [4 + 3,14 (1 + 0,5)] = 6,72 Ю-2 м.

Определяем число витков в секции якорной обмоткн из выражения (6.20):

15,04.0,026- 10~6 . Ws - 1,74 10~3 6,72 Ю-2 =



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.