You are using an outdated browser. Please upgrade your browser or activate Google Chrome Frame to improve your experience. Профессиональной переподготовки 30 курсов от руб. Курсы для всех от руб. Повышение квалификации 36 курсов от руб. Федеральное агентство по образованию. Донской Государственный технический университет. К курсовой работе по дисциплине: Для выполнения машинного технологического цикла процесса требуется согласование работы всех механизмов и выходных устройств МС, включая исполнительные, контролирующие и управляющие. Естественно, что в основе управления машинами лежат принципы механики, увязывающие их силовые, энергетические и массовые характеристики. В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел деталей , называемых механизмом. Механизмы входят в состав машин — технических систем ТС и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой в МС является электропривод постоянного или переменного тока, формирующий управляемую электротехническую систему или комплекс. Для электротехнических систем управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с цепями ее питания и регулирования. Поэтому суммарные характеристики устройств часто определяются всеми функциональными звеньями в равной степени. Управляемые комплексы с электромеханическим приводом система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС получили название электромеханических систем ЭМС. Разработать систему управления механизмом подъема мостового крана, обеспечивающую следующие проектные технические характеристики: Рисунок 1 — Функциональная схема разрабатываемого устройства. Рисунок 2 - Силы, действующие на кран. Статическая мощность при подъеме номинального груза. Отношение времени пуска ко времени рабочей операции. Эквивалентная мощность для рабочей части цикла. Определяем режим работы механизма подъема: Относим механизм подъема крана к среднему режиму работы С , режим работы электрооборудования принимаем Е3. Необходимая номинальная мощность электродвигателя должна быть не менее следующего значения: Предварительный выбор двигателя обычно производят из справочной литературы, по результатам расчета номинальной мощности. По результатам расчёта номинальной мощности из справочников были выбраны следующие двигатели: Окончательно требуется выбрать только один из четырех двигателей. Для этого необходимо построить энергетические характеристики каждого, а затем. Для построения энергетической характеристики каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры: Номинальную угловую скорость двигателя: Номинальный вращающий момент двигателя: Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать по току в раза, то значение расчетного крутящего момента можно принять равным. Определение требуемых характеристик механизма подъема. Требуемый момент для подъема груженого грузозахватного устройства: Требуемая угловая скорость для подъема грузозахватного устройства: Расчет ориентировочного значения передаточного числа редуктора. Определение ожидаемой линейной скорости на выходе редуктора с ориентировочным передаточным числом. Полученные значения удовлетворяют принятому условию: Реальное передаточное число выбирается из ряда для цилиндрических трехступенчатых редукторов: Соответственно выбираем для двигателя 2ПНм ближайшее наибольшее передаточное число,. Полученная скорость удовлетворяет условию: Выбранное передаточное число удовлетворяет разнице скоростей. Исходя из ранее перечисленных ограничений и оптимальных параметров системы, выбираем двигатель 2ПНм со следующими параметрами: Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя и рассчитанным характеристикам: Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа 1ЦЗН с основными параметрами: Номинальная передаваемая мощность, кВт: Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного. Для получения линейных характеристик по каналу управления примем для ШИП симметричный закон коммутации силовых ключей. Выбираем для транзисторного ключа IGBT-модуль CMDUF Mitsubishi Electeric. Выбираем диод, шунтирующий IGBT-модуль, например диод Д со следующими параметрами: В связи с применением ненасыщенного ключа коэффициент форсировок на включение и отключение транзистора принимается: Длительность фронта и спада коллекторного тока силового ключа в паспортных данных силового модуля: Определяем оптимальную частоту коммутации ШИП: Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинально режиме: Относительная скорость в номинальном режиме: Относительная электромагнитная постоянная времени: На естественной механической характеристике ДПТ для максимального тока двигателя в динамическом режиме А определяем частоту вращения: Определим относительное значение этой скорости: Полученная величина потерь меньше допустимой мощности рассеяния на коллекторе силового IGBT-модуля. Жесткость естественной механической характеристики. Построим естественную электромеханическую и механическую характеристики ДПТ. Рисунок 4 — Статическая электромеханическая характеристика ДПТ. Рисунок 5 — Статическая механическая характеристика ДПТ. Задаемся величиной максимального статического тока: Определим сопротивление насыщенного ключа: Эквивалентное сопротивление якорной цепи: Механическая постоянная времени с учетом приведенного момента инерции: Электромагнитную постоянную времени определим, как: Условия, необходимые для выбора тахогенератора: Исходя из следующих условий выбираем тахогенератор типа ДПРHI со следующими параметрами: Определим коэффициент усиления разомкнутой системы. Определение коэффициента передачи двигателя. Определим коэффициент передачи тахогенератора. Определим коэффициент передачи ШИП совместно с широтно-импульсным модулятором. Коэффициент усиления усилителя датчика тока: Примем максимальный ток электродвигателя равным: Определим коэффициент усиления усилителя. Определим коэффициент усиления регулятора тока и скорости. Рассмотрим динамическую модель разработанной приводной системы: Рисунок 6 — Динамическая модель приводной системы. Момент инерции нагрузки изменяется, а, следовательно и механическая постоянная характеристического уравнения комплексно-сопряженные и переходные процессы носят колебательный характер. При корни действительные, что соответствует апериодическим переходным процессам. При влияние Тя можно пренебречь, переходные процессы близки к экспоненциальным. Передаточная функция двигателя будет представлена: Передаточные функции звеньев имеют вид: Для определения устойчивости относительно задающего воздействия по критерию Найквиста необходимо разорвать цепь обратной связи и определить передаточную функцию в разомкнутом состоянии. Схема разомкнутой динамической системы привода приведена рисунке. Рисунок 7 — Разомкнутая динамическая приводная система. Передаточная функция разомкнутой системы будет иметь вид: Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной разомкнутой системы, где. Рисунок 8 — ЛАЧХ и ЛФЧХ исходной системы. Как видно из ЛАЧХ и ЛФЧХ система не устойчива, поэтому требуется применить корректирующее звено, в данном случае ПИД-регулятор. Передаточная функция корректирующего звена будет иметь вид: Корректирующее звено можно реализовать следующим звеном: Передаточная функция скорректированной системы будет иметь вид: Рисунок 10 — ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы. Запас устойчивости по фазе на частоте среза: Запас устойчивости по амплитуде на частоте среза: В результате применения корректирующего звена система имеет достаточные запасы устойчивости по фазе и по амплитуде. Передаточная функция замкнутой системы. Рисунок 11 — График изменения вещественной части переходной характеристик системы. Для расчета переходного процесса в замкнутой системе анализируем вещественную часть переходной характеристики. Рисунок 12 - Переходной процесс в замкнутой системе. Из рисунка видно, что время переходного процесса по точке перехода кривой в трубку установившегося значения составляет 0, с и непревышает заданного значения в сравнении с исходными данными для проектирования, tп. В качестве схемы выпрямления выбираем однофазную мостовую схему со следующими параметрами: Для расчета необходимы следующие исходные данные: По вычисленным Uобр и Iв и заданным температурным параметрам по справочнику выбираем вентиль: По расчетному значению Lд. Рабочее напряжение конденсатора больше значения выпрямленного напряжения. По расчетному значению С и рабочему напряжению выбираем конденсатор. По расчетному значению типовой мощности выбираем силовой трансформатор ТС со следующими параметрами: Ктр — коэффициент трансформации трансформатора. Регулятор предназначен для управления работой преобразователя по закону, заданному входным сигналом и защиты. Схема электрическая принципиальная блока регулятора приведена на листе 1 графической части курсового проекта. Блок регулятора состоит из дифференциальных усилителей заданного значения частоты вращения и фактического значения частоты вращения, регулятора частоты вращения, охваченного через ограничитель импульсного тока цепью отрицательной обратной связью, регулятора тока, широтно-импульсного модулятора, генератора тактовой частоты, схемы измерения и среднеквадратичного ограничения якорного тока и схемы защиты и контроля. Регулятор частоты вращения состоит из основных элементов DA2. Выходное напряжение усилителя можно изменять с помощью переменного резистора R30 в 2. Это позволяет нормировать напряжение тахогенератора на 8В задающего напряжения при напряжении самого тахогенератора в пределах от 20 до 30В. Этот предел можно расширить изменением номиналов резисторов R13 и R Разность заданного значения и напряжения тахогенератора поступает на. При необходимости параметры регулятора можно изменить. Для этого конденсатор С17, резисторы R50 и R52 расположены на специальных контактах. С помощью резистора R46 можно установить уровень ограничения меньший 10В. Операционный усилитель DA4 работает в режиме повторителя. Резистор R34 служит для установки 0. Напряжение с выхода DA4, пропорциональное задаваемому току двигателя, поступает на пропорционально интегрирующее звено ПИД — регулятор DA5. На регулятор тока поступает также и напряжение, пропорциональное фактическому току двигателя с измерителя тока якоря R75, L1, DA1. На выходе РТ заданное значение тока сравнивается с фактическим значением тока, разность этих сигналов усиливается РТ. При этом коэффициент заполнения определяет величину выходного напряжения. Напряжение с выхода DA5. При равенстве нулю выходного напряжения регулятора тока импульсы на выходе компараторов DA6. Если выходное напряжение регулятора тока не равно нулю, то скважность импульсов на выходе компараторов DA6. Эти импульсы далее инвертируются DD3. Неинвертируемые и инвертируемые импульсы с выходов DD3. На выходе цепочек задержки импульсы имеют положительный фронт в виде экспоненциальной функции с временем нарастания до половины амплитуды около 10мкс. Этот уровень соответствует порогу срабатывания триггеров Шмитта DD4. В результате на выходе DD5. Эти импульсы в конечном итоге служат для управления силовыми ключами преобразователя. Каждая инверсная пара импульсов подается на входы двух последовательно включенных силовых ключей. Задержка в 10мкс исключает сквозное короткое замыкание через ключи и выполнена с учетом времени включения транзисторов. Не смотря на эту задержку переключения, выходной ток, имеющий активно-индуктивный характер, не прерывается, а замыкается через диоды обратного моста, включенные параллельно силовым ключам. При возрастании входного задающего сигнала скважность на выходах компараторов DA6. При полном задающем сигнале выходное напряжение устанавливается равным напряжению источника питания. При изменении знака задающего сигнала изменяется и знак выходного напряжения. На цепи измерения и ограничения максимального и эффективного тока якоря двигателя напряжение поступает с датчика тока двигателя. Это напряжение поступает на вход дифференциального каскада усиления VT6, VT7. Кроме того, на этот каскад поступает синфазное напряжение, величина которого может достигать напряжения питания. Для сохранения баланса каскад во всем диапазоне синфазного напряжения стабилизирован базовый ток с помощью генератора тока VT5 1мА и напряжение базы относительно средней точки с помощью стабилитрона VD Коэффициент усиления каскада равен 2. Усиленное дифференциальным каскадом напряжение датчика тока двигателя поступает на усилитель DA1. Таким образом, напряжению датчика тока, равному 0. С вывода 14 микросхемы DA1. Это напряжение возводится в квадрат следующим образом. Пока напряжения на катодах стабилитронов VD6, VD7 меньше напряжения стабилизации VD6 3. При напряжении равном или большем напряжения стабилизации стабилитрона VD6, по коэффициенту усиления каскада начинает расти и становится равным единице. При дальнейшем увеличении входного напряжения до 6. Таким образом, выходное напряжение квадратно приближено пропорционально к току якорей. На вывод 13 этой микросхемы поступает опорное напряжение с R Если напряжение на выводе 12 меньше опорного напряжения, то диоды VD10, VD11 закрыты соответствующим напряжением с выводов 8 и Как только напряжение на выводе 12 станет близким к опорному напряжению, диоды VD10 и VD11 шунтируют вход микросхемы DA4 для приращения напряжения на ее входе, то есть ограничивают выходное напряжение регулятора частоты вращения и тем самым ограничивают ток двигателя. Одновременно открывается транзистор VT3, который выдает на выход преобразователя сигнал о наступлении режима ограничения тока. Максимальный импульсный ток регулируется потенциометром R Контроль работы тахогенератора осуществляется методом несущей частоты. Напряжение с генератора треугольного напряжения DA5. Если тахогенератор подключен к преобразователю и его цепь не нарушена, то эти прямоугольные импульсы, пройдя через якорь тахогенератора, поступают на детектор VD2. Положительное напряжение открывает транзистор VT1 и соответственно закрывает транзистор VT2. Если внутренний источник питания преобразователя исправен, то через резистор R92 на вход инвертора DD1. Логический ноль с выхода инвертора DD1. Система разрешения работы и защиты включает в себя триггер DD2. Если преобразователь исправен и подключён правильно, то на выводах 2,3,4,5 микросхемы DD2. Появление единицы на oдном из этих выводов означает неисправность одной из цепей. Если цепь тахогенератора разомкнута, или неисправен внутренний источник питания преобразователя, то на выводе 9 инвертора DD1. При нормальной работе преобразователя на всех входах микросхемы DD6 должен быть логический ноль, а на выходе логическая единица. В этом случае транзисторы VT4, VT9 закрываются, обеспечивая нормальную работу интеграторов, а микросхема DD4 работает в режиме формирования импульсов. При появлении одной из неисправностей или снятии разрешения работы на выходе DD6 устанавливается логический ноль и работа преобразователя прекращается. Если ток силовых ключей преобразователя превышает 4-х, 5-и кратное значение номинального тока, то на базы транзисторов VT8, VT10 относительно их эмиттеров поступает напряжение 0. Транзисторы открываются и на вывод 5 микросхемы DD2. Логическая единица также возникает, если напряжение питания преобразователя превышает порог, заданный стабилитронами VD17 — VD Эти логические единицы поступают на вывод 3 микросхемы DD6, запрещая работу преобразователя. Для получения минимального времени включения и выключения силовых ключей транзисторы ключей используются только в квазинасыщении, то есть остаточное напряжение на транзисторе во включенном состоянии регулируется на 2В, обеспечивается четырьмя предварительными усилителями, отдельно каждого силового ключа. Предусилитель состоит из четырех независимых ключевых каскадов, которые, кроме входных усилителей аналогичны друг другу. Рассмотрим каскад, собранный на транзисторах VT1,VT3,VT5,VT6. Он состоит из двухтактного эмиттерного повторителя VT5,VT6 , двухкаскадного усилителя VT1,VT3 , выпрямителя VD5, C7 и выпрямителя VD9,L1,L2,C8. Питание каскада осуществляется импульсным напряжением, поступающим с вторичной обмотки трансформатора, находящегося на плате источника питания преобразователя. Эта обмотка подключена к клеммам 26 и 27 разъема Х1. Положительная полуволна этого напряжения детектируется амплитудным детектором VD5. На конденсаторе С7 выделяется напряжение 6В. Диод VD9 шунтирует положительную полуволну питающего напряжения. Отрицательная полуволна шунтируется дросселями L1,L2 и конденсатором C8. На конденсаторе C8 выделяется напряжение 6В. На контакт 25 относительно 0В контакты 22В, 11В с эмиттеров силовых транзисторов ШИПа поступают положительные импульсы частот 8. Эти импульсы через контакт 26, обмотку питающего трансформатора, контакт 27, диод VD5 подаются для питания транзисторов VT1,VT3. На контакт 23А поступают импульсы положительной полярности частот 8. Соотношение резисторов R1,R3,R7 выбрано таким образом, чтобы обеспечить работу транзистора VT1 в режиме генератора тока. В открытом состоянии его ток равен от 1 до 2мА. Транзистор VT3 работает в ключевом режиме. Диоды VD1,VD3 обеспечивают ненасыщенный режим работы транзистора VT3. При нулевом напряжении на контакте 23А транзисторы VT1 и VT3 закрыты и напряжением на базах транзисторов VT5,VT6 относительно их эмиттеров отрицательно. Транзистор VT6 находится в активном режиме, и его нагрузкой является диод в проводящем состоянии и резистор Ом, который подключен к контактам 24, 25 разъёма Х1. При поступлении на контакт 23А положительного импульса транзистор VT1 переходит в активный режим и своим током открывает транзистор VT3. Напряжение на базе транзистора VT5,VT6 относительно их эмиттеров становится положительным. Транзистор VT6 закрыт, транзистор VT5 находится в активном режиме. Его нагрузкой является последовательно соединенные переходы база — эмиттер силовых транзисторов ШИПа. Конденсаторы C1,C3 повышают помехоустойчивость каскада. Диод VD6 служит для вывода из насыщения силовых транзисторов ШИПа. В результате выполнения курсовой работы был разработан электропривод механизма подъема с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Были исследованы основные характеристики двигателей постоянного тока, что позволило выбрать оптимальный двигатель. Выбранный двигатель был проверен на обеспечение заданных скоростных параметров системы. Был произведен расчет основных параметров и выбор основных элементов широтно-импульсного преобразователя. Элементы ШИП выбраны из современной элементной базы силовые IGBT-транзисторы , обеспечивающей лучшие технические показатели. Был обеспечен расчетный тепловой баланс схемы ШИП. Произведен статический и динамический расчет системы. Построены статические характеристики ДПТ, логарифмические частотные и фазовые характеристики системы. Определены запасы устойчивости по частоте и фазе. Для коррекции поведения системы был применен ПИД-регулятор. Построен переходной процесс замкнутой системы. По нему убедились, что система отрабатывает воздействие управления за заданный промежуток времени. Были выбраны элементы источника питания: Были рассчитаны их основные параметры. Для управления широтно-импульсным преобразователем разработана схема управления. Были выбраны датчики тока шунт , скорости тахогенератор. Определены основные параметры схемы управления ШИП. Электрооборудования кранов металлургических предприятий. Электромеханические модули мехатронных систем. Основы расчета и проектирования: Издательский центр ДГТУ, г. Стабилизированный вторичный источник питания систем управления роботов: Основы теории и элементы систем автоматического регулирования: Хостинг документов ученикам и учителям. ЕГЭ Авиация, Космонавтика Административное право Алгебра Английский язык Арбитражный процесс Архитектура Астрология Астрономия Банковское дело БЖД Биография Биология Биржевое дело Ботаника, сельское хоз-во Бухгалтерский учет, аудит Валютные отношения Ветеринария Военная кафедра География Геодезия Геология Геометрия Геополитика Государство и право Гражданское право Делопроизводство Деньги и кредит Естествознание Журналистика Зоология Издательское дело ИЗО Инвестиции Информатика Исторические личности История Кибернетика Коммуникации, связь Косметология Краеведение, этнография Краткое содержание произведений Криминалистика Криминология Криптология Кулинария Литература Логика Логистика Маркетинг Математика Медицина, здоровье Международное право Международные отношения Менеджмент Металлургия Москвоведение Музыка Муниципальное право Налоги, налогообложение Наука, техника Начальная школа ОБЖ Обществознания Оккультизм, уфология Окружающий мир Педагогика Политология Право, юриспруденция Предпринимательство Природоведение Промышленность, производство Психология Радиоэлектроника Разное Реклама Религия Риторика Русский язык Социология Статистика Страхование Строительство Схемотехника Таможенная система Теория государства и права Теория организации Теплотехника Технология Товароведение Транспорт Трудовое право Туризм Уголовное право Управление Физика Физкультура Философия Финансы Фотография Химия Хозяйственное право Художественная культура Цифровые устройства Экологическое право Экология Экономика Экономико-математическое моделирование Экономическая география Экономическая теория Языкознание, филология. Пояснительная записка К курсовой работе по дисциплине: Для этого необходимо построить энергетические характеристики каждого, а затем по необходимым условиям и параметрам выбрать соответствующий тип двигателя механизма подъема. Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать по току в раза, то значение расчетного крутящего момента можно принять равным 2. Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного тока ДПТ типа 2ПНм по цепи якоря в динамическом режиме. Выбираем для транзисторного ключа IGBT-модуль CMDUF Mitsubishi Electeric со следующими параметрами: Определим коэффициент усиления разомкнутой системы 2. Определим коэффициент передачи тахогенератора , 2. Определим коэффициент передачи ШИП совместно с широтно-импульсным модулятором , 2. Определим коэффициент усиления регулятора тока и скорости , 2. Рисунок 6 — Динамическая модель приводной системы Исходные данные для расчета: Рисунок 9 — Схема ПИД-регулятора. В результате применения корректирующего звена система имеет достаточные запасы устойчивости по фазе и по амплитуде Передаточная функция замкнутой системы. Разность заданного значения и напряжения тахогенератора поступает на пропорционально-интегрирующее звено DA2. Если напряжение на выводе 12 меньше опорного напряжения, то диоды VD10, VD11 закрыты соответствующим напряжением с выводов 8 и 14 микросхемы DA3. Заключение В результате выполнения курсовой работы был разработан электропривод механизма подъема с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Список использованных источников 1 В. Скачивание материала начнется через 51 сек. Деятельность и информационные технологии ОАО "Ангарская Нефтехимическая Компания". Классификация потерь рабочего времени. Теория машин и механизмов 3. X Код для использования на сайте: Ширина блока px Скопируйте этот код и вставьте себе на сайт. X Чтобы скачать документ, порекомендуйте, пожалуйста, его своим друзьям в любой соц. Кнопочки находятся чуть ниже. Правообладателям О нас Обратная связь.
Триммер бензиновый ударник убк 210 инструкция
Генитальный герпес без
Щитовидка узлы лечение