Выбор и расчет параметров и характеристик двигателей электрических приводов малой мощности

МИНИСТЕРСТВО  КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

 

Кафедра электротехники и технической  электроники

 

 

Курсовая работа по дисциплине ЭММ

 «Выбор  и расчет параметров и характеристик  двигателей электрических приводов  малой мощности»

 

 

 

Выполнил  студент

Кочетков  Павел

группа 014, ФТКиТ

 

 

      Санкт-Петербург 

2012

Оглавление

Глава 1.  Выбор и  расчет параметров микродвигателя привода  постоянного тока. 3

1.1.2 Порядок выполнения  задания 3

1.2  Решения и  выполнения задания 4

1.2.1 Выбор микродвигателя  по каталогу 4

1.2.2  Построение  механической характеристики при  номинальном напряжении 4

1.2.3 Нахождение частот  вращения n_i при заданных моментах M_нi 6

1.2.4 Нахождение эквивалентной  частоты вращения 7

1.2.5 Построение механической  характеристики при пониженном  напряжении. 7

1.2.6 Определение установившейся  частоты вращения при пониженном  напряжение. 7

1.2.7 Определение процентного  изменения частоты вращения при  пониженном напряжении 7

1.2.8 Определение времени  и построение 2 кривых переходного  процесса. 7

1.2.9 Составление итоговой  таблицы 10

Глава 2. Расчет и выбор  микродвигателя для привода на переменном токе. 11

2.1.1. Исходные данные 11

2.1.2. Порядок выполнения задания 11

2.2. Решение задания 11

2.2.1.  Выбор типа  ТАД по каталогу 11

2.2.2. Расчет параметров 12

2.2.3.  Определение  установившейся частоты вращения  при номинальном напряжении. 13

2.2.4. Расчет параметров  и построение механических характеристик  при номинальном пониженном напряжении. 13

2.2.5. Определение установившейся  частоты вращения при пониженном  напряжении. 15

2.2.6. Определение процентного изменения частоты вращения, при пониженном напряжении. 15

2.2.7. Определение времени  пуска ТАД при пониженном и  номинальном напряжениях. 16

2.2.8. Составление и  заполнение итоговой таблицы. 17

 

 

 

 

 

Глава 1.  Выбор и расчет параметров микродвигателя привода постоянного  тока.

 

1.1 Задание.

1.1.1 Исходные данные.

U_зад=110 В

n_наг=3500 об/мин

Таблица 1

M*10-3 Нм	5.71	5.68	5.72	5.7	5.69	5.67	5.73	5.68	5.69	5.7
ti с	10	12	6	4	3	5	2	8	6	4

 

1.1.2 Порядок выполнения задания

1. Выбрать микродвигатель по каталогу
2. Построить механическую характеристику при номинальном напряжение
3. Определит частоты вращения n_ni  по моменту нагрузки M_ni где i=1,2,3…10
4. Определить  установившеюся эквивалентную частоту вращения
5. Построить механическую характеристику при пониженном напряжение U_пн=0,9U_ном
6. Определить установившеюся частоту вращения при номинальном напряжение
7. Определить процентное изменение частоты вращения при пониженном напряжение
8. Определить время  и построить кривые переходного процесса при номинальном и пониженном напряжение.
9. Составить итоговую таблицу
10. Начертить чертеж выбранного двигателя

 

 

1.2  Решения и выполнения задания

1.2.1 Выбор микродвигателя по  каталогу

 

1) Эквивалентный момент  нагрузки

 

 

 

Проверка правильности полученного  числа_:

2) Заданная или эквивалентная  мощность

P_2э= 0,105* М_нэ·n_наг= 0,10510^-33500=2,093Вт

При выборе микродвигателя постоянного тока должно выполняться:

1. P_2ном ≥ P_2э
2. U_зад=U_ном
3. n_ном ≥n_наг
4. M_ном ≥М_нэ

Выбираем  Двигатель СЛ-121 со следующими паспортными данными:

Тип двигателя	Uном,В	P2,Вт	nнаг,об/мин	Мном*,Н*м	Mп ном,Н*м	Iя ном, А	J*,кг*
СЛ-121	110	5	3500-5500	14	56	0,30	39

Выбираем n_ном= n_наг=3500об/мин.

1.2.2  Построение механической  характеристики при номинальном  напряжении

Механическая характеристика строится по двум точкам: n_x и M_n, в которых неизвестно сопротивление обмотки якоря r_я. Для определения r_я находится пусковой ток I_{я п}.

I_яп=

 

 

=

Частота вращения холостого  хода по другой формуле:

 

Разница между ними составляет 0,001%

 

По полученным точкам строим механическую характеристику:

Рисунок 1.

 

1.2.3 Нахождение частот вращения  n_i при заданных моментах M_нi

 

 

 

 

По формуле (1) рассчитываем 10 частот

участки	Mni·		nнi,об/мин
1	5.71	10	4119	41190
2	5.68	12	4121	49452
3	5.72	6	4118	24708
4	5.70	4	4120	16480
5	5.69	3	4121	12363
6	5.67	5	4122	20610
7	5.73	2	4117	8234
8	5.68	8	4121	32968
9	5.69	6	4121	24726
10	5.70	4	4120	16480
		60		=  247211

 

n_{н ср=}

=   4120 об/мин

Проверка правильности полученного  числа n_{н ср}:

n_{н ср}=об/мин.

 

1.2.4 Нахождение эквивалентной частоты  вращения

n_{н э}=

Условие  n_{н э} ≈ n_{н ср} выполняется.

1.2.5 Построение механической характеристики при пониженном напряжении.

 

 об/мин

\

По полученным точкам строим механическую характеристику при пониженном напряжении на рисунке 1.

1.2.6 Определение установившейся частоты вращения при пониженном напряжение.

1) Теоретическое определение

 

.

2) Графическое определение 

На рисунке по U_пн находим = 3700 об/мин

1.2.7 Определение процентного изменения частоты вращения при пониженном напряжении

 

1.2.8 Определение времени и построение 2 кривых переходного процесса.

Суммарный момент инерции:

 

Электромеханическая постоянная времени:

 

Или по формуле для пониженного  напряжения:

_.

Время переходного процесса:

 

Для построения кривых переходного  процесса с установившимися угловыми скоростями _{при номинальном напряжении и при пониженном напряжении по четырём точкам:} t=0, T_M, 2 T_M, 3 T_M составим таблицу

t,с	0TM	1TM	2TM	3TM
	0		0,086	0,129
	0	1	2	3
	1	0,37	0,14	0,05
	0	0,63	0,86	0,95
	0	273,5	372,0	411,0
	0	242,2	330,7	365,3

 

 

 

1.2.9 Составление итоговой таблицы

 

Физические величины	Данные
	Исходные	Паспортные	Расчетные
Uзад     ,В	110
nнагр , об/мин	3500
Mн э , Н*м
Jрм/Jя	0,25
P2э			2,093
P2 ном		5
nном , об/мин		3500
Uном     ,В		110
Mном , Н*м,
Mп ном , Н*м,
Jя,
nср,об/мин			4120
nн э,об/мин
nэ пн,об/мин
,%
tп,с			0,129

 

 

 

 

Глава 2. Расчет и выбор микродвигателя для привода на переменном токе.

1. Исходные данные

• Механизм с постоянной нагрузкой 

 

• Момент инерции механизма от момента инерции ротора выбранного двигателя
• Напряжение питания  

 

• Частота тока

 

• Частота вращения вала рабочего механизма 

 

• Режим работы – постоянный.

2.  Порядок выполнения задания

• Выбор ТАД по каталогу
• Рассчитать параметры и построить механические характеристики при номинальном напряжении
• Определить установившуюся частоту вращения при номинальном напряжении
• Рассчитать параметры и посчитать характеристики при пониженном напряжении

 

• Определить установившуюся частоту при пониженном напряжении
• Определить процентное изменение частоты вращения при пониженном напряжении
• Определить время пуска ТАД при номинальном и пониженном напряжениях
• Составить итоговую таблицу
• Начертить чертеж выбранного ТАД

2.2. Решение задания

2.2.1.  Выбор типа ТАД по каталогу

1)Определение мощности  нагрузки

 

 

2)При выборе должно  соблюдаться:

 

Паспортные данные ТАД:

Тип двигателя	В	Вт	об/мин	Нм	Нм	Нм	A	A	Jpаб
ДАТ 32461	200	25	5100	0,0490	0,0784	0,1225	0,40	1,0

2.2.2. Расчет параметров

1) Определение синхронной  частоты вращения

 

 

 

 

 

 

 

 

Условию удовлетворяет частота

 

 

Число пар полюсов: p=4.

 

Определение номинального скольжения:

 

Коэффициент перегрузочной способности двигателя:

 

 

 

Определение критического скольжения:

 

 

 

Определение постоянной q для формулы Клосса:

 

 

Коэффициент q=0, следовательно им пренебрегаем.

Для удобства последующих расчётов заполняем таблицу:

 

0,15	0,72	2,5	6000

 

Формула Клосса для расчёта  механической характеристики:

 

 

2.2.3.  Определение установившейся  частоты вращения при номинальном  напряжении.

 

 

 

 

Частота вращения отличается от частоты на 1,39% и её можно принять удовлетворительной.

2.2.4. Расчет параметров и построение  механических характеристик при номинальном пониженном напряжении.

 

 

 

 

 

S	M, Н·м	n, об/мин	Mпн, Н·м	Mпн/Mнаг
0,00	0	6000	0	0
0,05	0,0169	5700	0,0137	0,3048
0,10	0,0334	5400	0,0270	0,6009
0,15	0,0489	5100	0,0396	0,8805
0,20	0,0632	4800	0,0512	1,1372
0,30	0,0870	4200	0,0705	1,5657
0,40	0,1040	3600	0,0842	1,8722
0,50	0,1148	3000	0,0930	2,0661
0,60	0,1205	2400	0,0976	2,1689
0,72	0,1225	1680	0,0992	2,2050
0,80	0,1218	1200	0,0987	2,1928
0,90	0,1195	600	0,0968	2,1512
1,00	0,1162	0	0,0941	2,0911

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.5. Определение установившейся  частоты вращения при пониженном  напряжении.

 

 

 

S	Mпн/Mнаг
0,15	0,8805
0,20	1,1372

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.6. Определение  процентного изменения частоты  вращения, при пониженном напряжении.

 

 

 

 

2.2.7. Определение времени пуска  ТАД при пониженном и номинальном  напряжениях.

 

Время пуска двигателя при U_ном :

 

c

 

 

 

 

Время пуска двигателя при U_{пн :}

c

 

 

 

 

 

 

2.2.8. Составление и заполнение  итоговой таблицы.

 

Физическая величина	Единицы измерения	Исходные	Паспортные	Расчетная
Uзад	В	200
f	Гц	400
Mнагр	Нм	0,045
Jрм/Jдв		0,25
nнаг	об/мин	5100
Uном	В		200
Mном	Нм		0,0490
nном	Об/мин		5100
Mmax	Нм		0,1225
Mп	Нм		0,0784
Jр	кг·м2		9·10-6
n0	об/мин			6000
nн	об/мин			5514
nн пн	об/мин
	с
	с
	%