Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Уральский государственный профессионально-педагогический университет Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий КУРСОВАЯ РАБОТА Предмет Автоматизированный электропривод Тема Автоматизированный электропривод механизма перемещения стола продольно-строгального станка. Выполнил Студент гр.СОЗ382 Калабин А.А. Проверил Сусенко О.С. г. Сарапул 2001год. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 2 ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА 3 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 3.1 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ МЕХАНИЗМА 3.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ 9 3.3 РАСЧЕТ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ 3.4 Проверка двигателя по нагреву 4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ 4.1 ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 4.2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 18 4.3 выбор сглаживающего реактора 20 4.4 принципиальная электрическая схема силовой части 5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 5.1 РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ 5.2 Переход к системе относительных единиц 24 5.3 структурная схема объекта управления 6 ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ 7 РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ И ЦЕПИ КОМПЕНСАЦИИ ЭДС ЯКОРЯ 7.1 ВЫБОР КОМПЕНСИРУЕМОЙ ПОСТОЯННОЙ 30 7.2 расчет контура регулирования тока якоря 2.1 Расчетная структурная схема контура тока 2.2 Передаточная функция регулятора тока 31 7.2.3 Компенсация влияния ЭДС якоря двигателя 2.4 Реализация датчика ЭДС 7.3 Конструктивный РАСЧЕТ 8 РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ 36 8.1 рАСЧЕТНАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ 36 8.2 расчет регулятора скорости 36 8.3 конструктивный расчет 9 РАСЧЕТ ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ 9.1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ 39 9.2 расчет параметров Зи 40 9.3 конструктивный РАСЧЕТ 10 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САР СКОРОСТИ 42 ЛИТЕРАТУРА 43 ВВЕДЕНИЕПроцесс обработки детали на продольно-строгальном станке поясняет рис. 1. Снятие стружки происходит в течение рабочего прямого хода, при обратном движении резец поднят, а стол перемещается на повышенной скорости.
Подача резца производится периодически от индивидуального привода во время холостого хода стола в прямом направлении.
Поскольку при строгании резец испытывает ударную нагрузку, то значения максимальных скоростей, строгания не превосходят 75-120 м мин в отличие от скоростей точения и шлифования 2000 м мин и более. Под скоростью строгания резания понимают линейную скорость Uпр перемещения закрепленной на столе детали относительно неподвижного резца на интервале рабочего хода стола.
При этом скорость входа резца в металл и скорость выхода резца из металла в сравнении со скоростью строгания ограничиваются до 40 и менее в зависимости от обрабатываемого материала, чтобы избежать скалывания кромки.
Указанные обстоятельства ограничивают производительность и для ее повышения остается только сократить непроизводительное время движения обратный ход осуществляется на повышенной скорости Uоб Uпр, а пускотормозные режимы при реверсе принимают допустимо минимальной продолжительности. Хороший эффект в этом дает двухдвигательный привод.
Он должен быть управляемым по скорости, поскольку для различных материалов в соответствии с технологией обработки и свойствами материалов используются различные оптимальные или максимально допустимые скорости строгания кроме того, движение характеризуется различными скоростями на разных интервалах времени рабочего цикла, высокой частотой реверсирования с большими пускотормозными моментами. Применяют двух- и одно-зонное управление скоростью. 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕТаблица 1 Исходные данные Исходные данные Условные обозначения Значение Усилие резания Fz 170000 Н Скорость рабочего хода Vпр 0,4 м с Скорость обратного хода Vобр 0,8 м с Масса стола mc 15000 кг Масса детали mд 23000 кг Радиус ведущей шестерни rш 0,25 м Длинна детали Lд 4 м Путь подхода детали к резцу Lп 0,2 м Путь после выхода резца из металла Lв 0,15 м Коэффициент трения стола о направляющие м 0,06 КПД механической передачи при рабочей нагрузке зпN 0,95 КПД механических передач при перемещении стола на холостом ходу зпхх 0,5 Задание к проекту Для механизма перемещения стола продольно-строгального станка выбрать тип электропривода, выполнить выбор электродвигателя и его проверку по нагреву и перегрузке, выбрать силовой преобразовательный агрегат, силовой трансформатор и реакторы, выполнить расчет элементов системы автоматического управления электроприводом, выполнить компьютерное моделирование системы автоматизированного электропривода в типовых режимах.
Требования к электроприводу 1. Обеспечение работы механизма по следующему циклу подход детали к резцу с пониженной скоростью врезание на пониженной скорости разгон до рабочей скорости прямого хода резание на скорости прямого хода замедление до пониженной скорости перед выходом резца выход резца из детали замедление до остановки разгон в обратном направлении до рабочей скорости обратного хода возврат стола на холостом ходу со скоростью обратного хода замедление до остановки стол возвращается в исходное положение. Пониженную скорость принять Vпон 0,4 Vпр 2. Обеспечение рекуперации энергии в тормозных режимах. 3. Разгоны и замедления должны проходить с постоянством ускорения. Обеспечение максимально возможных ускорений в переходных режимах. 4. Статическая ошибка по скорости при резании не должна превышать 10 . 5. Ограничение момента электропривода при механических перегрузках. 2
Заданным требованиям соответствует регулируемый электропривод с двигат... Система управления электроприводом реализуется на аналоговой элементно... Регулирование скорости принимается однозонным управление изменением на... ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА. 3 .
ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 3.1
пока нельзя определить время разгонов и замедлений суммарный момент ин... 1 Усилие перемещения стола на холостом ходу, где mс - масса стола mс 1... таб. таб. 1 Время возврата стола приблизительно, где Vобр - скорость обратного х...
Номинальные данные двигателя приводятся в таб. принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номи... Номинальная ЭДС якоря Номинальная угловая скорость Конструктивная пост... При расчете мощности двигателя полагаем, что номинальной скорости двиг... ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ.
Принимаем k 0,95. Ускорение вала двигателя в переходных режимах Ускорение стола в перехо... Замедление от скорости прямого хода до пониженной скорости. Продолжительность интервала 10 Путь, пройденный столом на интервале 10... Резание на скорости прямого хода Путь, пройденный столом на интервале ...
Проверка двигателя по нагреву Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента.
Используя нагрузочную диаграмму находим эквивалентный по нагреву момент за цикл работы привода.
Для нормального теплового состояния двигателя необходимо, чтобы эквивалентный момент был не больше номинального момента двигателя.
Эквивалентный момент за цикл работы Условие выполняется следовательно выбранный двигатель подходит по нагреву.
Запас по нагреву 4
ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ 4.1
ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ. Принимаем UdN 230 В IdN 800 А. Выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь, схема соединения... Номинальный ток комплектного электропривода выбирается по номинальному... Выбираем тип комплектного электропривода КТЭУ-800 220-13212-УХЛ4.
Для номинального тока Iном 800 А выбираем схему, приведенную на рис. Силовой трансформатор ТМ присоединяется к высоковольтной сети 6 или 10... Силовой трансформатор предназначен для согласования напряжения сети Uс... 5 . Защитные автоматические выключатели QF1, QF2 установлены последователь...
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 5.1
Определим эквивалентные параметры ТП-Д. Электрическую часть системы ТП-Д можно представить в виде следующей по... Фиктивное активное сопротивление преобразователя обусловленное коммута... РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ. 5.2 .
ЭДС преобразователя в о.е. Момент статического сопротивления в о.е. Определим параметры объекта управления в о.е. Эквивалентное сопротивление якорной цепи в о.е. 5.3 структурная схема объекта управленияНа структурной схеме объекта у...
Синтез регуляторов СПР осуществляется методом последовательной коррекц... 7 . ВЫБОР ТИПА СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ. 3. На рис.
РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ И ЦЕПИ КОМПЕНСАЦИИ ЭДС ЯКОРЯ 7.1
7.2 расчет контура регулирования тока якоря7.2.1 . Таким образом, в стандартных системах регулирования величина Тм являет... Для нашей системы выберем Тм 0,007 с. Величина Тм является базовой при расчете СПР, для которых характерно, ... ВЫБОР КОМПЕНСИРУЕМОЙ ПОСТОЯННОЙ.
12. Расчетная структурная схема контура тока. Контур регулирования тока якоря является внутренним контуром САУ элект... В объекте управления имеет место внутренняя обратная связь по ЭДС якор... 7.2.3 .
Структурная схема контура тока с компенсирующей связью по ЭДС представ... Передаточная функция звена компенсации ЭДС будет иметь вид, где 7.2.4 . 14. Компенсация влияния ЭДС якоря двигателя. Для удобства технической реализации эта обратная связь подается на вхо...
ЭДС якоря двигателя, в отличие от тока якоря и скорости, недоступна дл... Датчик косвенного измерения ЭДС якоря использует сигналы датчика тока ... Принципиальная схема регулятора тока и цепи компенсации ЭДС представле... 16. Усилитель DA3 предназначен для суммирования сигналов в датчике ЭДС.
РАСЧЕТ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ. рАСЧЕТНАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИСогласно тре... п. 6 . 18.
РАСЧЕТ ЗАДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ 9.1
Задатчик интенсивности устанавливается на входе САР скорости и предназ... На выходе интегратора появляется линейно возрастающий сигнал. Теперь н... Возрастание выходного сигнала длится до тех пор, пока щзи щ, см. 9.2 расчет параметров ЗиТемп ЗИ представляет собой величину ускорения ... При этом величина ограничения нелинейного элемента составит В абсолютн...
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ САР СКОРОСТИ
ЛИТЕРАТУРА 1. Типовые задания к курсовому проекту по основам электропривода Томашевский Н.И Шрейнер Р.Т. и др Свердловск СИПИ, 1989 48 с. 2. Справочные данные по элементам электропривода Методические указания к курсовому проекту по дисциплине Теория электропривода И.Я. Браславский А.М. Зюзев и др Екатеринбург УГТУ, 1995 56с. 3. Расчет полупроводникового преобразователя системы ТП-Д Методические указания к курсовой работе по курсу Электронные микропроцессорные и преобразовательные устройства В.И. Лихошерст.
Свердловск УПИ, 1990 37 с. 4. Комплектные тиристорные электроприводы Справочник И.Х. Евзеров, А.С. Горобец и др. под ред. В.М. Перельмутера М. Энергоатомиздат, 1988 319 с. 5. Шрейнер Р.Т. Однозонные системы автоматического управления скоростью электроприводов Учебно-методическая разработка к курсовому проектированию по дисциплине Системы автоматического управления электроприводами Свердловск СИПИ, 1985 77 с.