Курсовая работа по дисциплине «Теоретические основы организации монтажа, ремонта, наладки сау, средств измерений и мехатронных систем»

Кировское областное государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования «Кировский авиационный техникум» Курсовая работа по дисциплине «Теоретические основы организации монтажа, ремонта, наладки САУ, средств измерений и мехатронных систем» 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Тема Автор: Студент 3 курса, гр. А-31 ____________________ Ф.И.О. Подпись, дата Специальность: 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)» Руководитель: Преподаватель ________________________ Ф.И.О. Подпись, дата Работа защищена на оценку ____________________ Киров 2012 Содержание Введение……………………………………………………………..3 Силовая часть……………………………………………………….6 Регулятор скорости………………………………………………....8 Регулятор тока………………………………………………………9 Нелинейное звено и функциональный преобразователь ЭДС…11 Управляющий орган СИФУ………………………………………14 Узел зависимого токоограничения………………………………15 Логическое устройство раздельного управления………………17 Узел защиты и блокировки……………………………………….18 Блок питания……………………………………………………….20 Методика наладки электропривода БТУ360……………………21 Фазировка преобразователя………………………………….21 Проверка узлов преобразователя…………………………….21 Блок питания……………………………………………...21 Регулятор скорости………………………………………22 Регулятор тока……………………………………………22 Нелинейное звено………………………………………...22 Литература…………………………………………………………23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Разраб. Провер. Реценз Н. Контр. Утверд. Лит. Листов 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Введение. Электрический привод с тиристорными преобразователями и двигателями постоянного тока является в настоящее время основным типом привода станков с ЧПУ. Основные характеристики электропривода определяются типом двигателя постоянного тока. Основным преимуществом является высокая линейность механических характеристик, что позволяет плавно регулировать частоту вращения вала двигателя в очень широких пределах. К недостаткам двигателя относят крупногабаритность по сравнению с асинхронным двигателем, меньший КПД, необходимость в щётках и коллекторе, но, не смотря на недостатки двигатели постоянного тока, продолжают совершенствовать. Потребности совершенствования технических характеристик электроприводов в станках с ЧПУ привели к разработке специальных двигателей. Были разработаны мало инерциальные двигатели с гладким якорем. Уменьшение момента инерции и постоянной времени достигается в них за счёт уменьшения диаметра и увеличения длины якоря. Якорь имеет без пазовую конструкцию. Проводники обмотки якоря наклеиваются на гладкую поверхность якоря. Такая конструкция обеспечивает малую индуктивность якорной цепи, что позволяет обеспечить хорошую коммутацию тока при больших нагрузках двигателя. Без пазавая конструкция позволяет уменьшить пульсации момента. Перегрузочной способности способствует хорошее охлаждение обмотки якоря. Двигатели с гладким якорем обеспечивают отработку максимальных ускорений порядка (2-6)104 рад/с2. Однако эти двигатели не нашли широкого применения в станкостроении. Более удобным для приводов подач станков с ЧПУ оказались высоко моментные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Особенности высоко моментных двигателей: Возбуждение осуществляется от постоянных магнитов Увеличено число пазов якоря и число коллекторных пластин Применение изоляции с высокой допустимой температурой Усиленная конструкция вала и подшипников Повышена длина якоря относительно диаметра Используются щётки с большой перегрузочной способностью Высоко моментные двигатели обладают следующими характеристиками: Низкие номинальные (до 1000об/мин) и максимальные (до 1500-2000об/мин) частоты вращения Высокие перегрузочные моменты (6-10кратные) при малых частотах Большая термическая постоянная времени (60-120мин) Для приводов подач станков с ЧПУ применяются двигатели серий ПВ и ДК1. Эти серии охватывают широкий диапазон моментов (Таблица 1). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Таблица 1 Номинальный момент, Нм Тип электродвигателя Номинальная частота вращения, об/мин 1,7 ДК1-1,7 1000 2,3 ДК1-2,3 1000 3,5 ДК1-3,5 1000 5,2 ДК1-5,2 1000 7,2 ПБВ100М 1000 10,5 ПБВ100L 1000 14 ПБВ112S 750 17,5 ПБВ112М 600 21 ПБВ112L 500 35 ПБВ132M 600 47,7 ПБВ132L 600 76,4 ПБВ160M 500 105 ПБВ160L 500 143 ПБВ160S 500 175 ПБВ160M 600 Расшифровка условного обозначения серии ПВ, ДК1 производится следующим образом: ПБВ100М П-электродвигатель постоянного тока с тахогенератором Б-исполнение (закрытое с естественным охлаждением), Ф-защищённое 100-высота оси вращения М-условная длина якоря (S-короткая, M-средняя, L-длинная) ДК1-1,7 Д-двигатель К-коллекторный 1-порядковый номер серии 1,7-номинальный момент, Нм Статические и динамические характеристики высоко моментного двигателя могут быть получены из следующих уравнений: Где - полное активное сопротивление якоИзм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ рной цепи; - полная индуктивность якорной цепи; e – ЭДС вращения двигателя; - конструктивный коэффициент двигателя; р, N, - числа пар полюсов; Ф – магнитный поток возбуждения двигателя; - угловая скорость двигателя; - момент развиваемый двигателем - момент инерции. Высоко моментный двигатель допускает кратковременную работу и на повышенной частоте, которая с учетом возбуждения от постоянных магнитов может обеспечиваться только за счет увеличения напряжения на якоре двигателя, что должно быть предусмотрено схемой тиристорного преобразователя от которого питается такой двигатель (Рис.1). Рис. 1 Эквивалентная схема подключения высоко моментного двигателя. Uтп – напряжение тиристорного преобразователя; Lтп, rтп – индуктивность и сопротивление выходной цепи ТП; Lя , rя – индуктивность и сопротивление якорной цепи. Тиристорный преобразователь БТУ3601 предназначен для регулирования скорости вращения как обычных двигателей постоянного тока с независимым возбуждением, так и высоко моментных двигателей. Силовая часть состоит из двух трехфазных мостовых комплектов тиристоров. Подключение к сети происходит через согласующий трансформатор. Управление скоростью осуществляется двухконтурной системой автоматического регулирования с регулятором тока и скорости. Для повышения термостабильности и увеличения диапазона регулирования электропривода применяется усилитель регулятора скорости выполненный по схеме модулятор-усилитель-демодулятор. Преобразователь состоит из двух печатных плат Е1 и Е2. Плата Е1 содержит функциональные узлы, необходимые для управления приводом: Систему импульсно-фазового управления (СИФУ) Регуляторы скорости и тока (РС и РТ) Функциональный преобразователь ЭДС двигателя (ФПЕ) Нелинейное звено (НЗ) Блок питания (БП) Узел защиты и блокировки (УЗ и Б) Плата Е2 выполняется в двух модификаИзм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ циях в зависимости от регулирования скорости. Для диапазона регулирования 1:10000 плата Е2 содержит функциональные узлы: Логическое устройство раздельного управления (УЛ) Узел зависимого от скорости токоограничения (УЗТ) Предварительный усилитель регулятора скорости (ПУРС) Для диапазона регулирования 1:1000 из платы Е2 исключается ПУРС. Выходные напряжения регулятора скорости ограничены уровнем насыщения операционного усилителя и с помощью переменного резистора делителя, подключенного ко входу усилителя, может плавно регулироваться, задавая установку тока ограничения. Регулятор тока формирует напряжение, пропорциональные разности сигналов задания на ток и отрицательной обратной связи по току. Силовая часть. Принципиальная схема силовой части электропривода представлена на (Рис. 2). Реверс выпрямленного напряжения достигается за счет антипараллельного соединения двух трехфазных мостовых комплектов тиристоров. При работе одного комплекта устройство логики запрещает подачу импульсов управления на другой. Спецификой работы трехфазной мостовой схемы является необходимость формирования сдвоенных импульсов для управления тиристорами (Рис.3). Один импульс управления определяет угол открытия тиристора в положительной полуволне, другой в отрицательной. Сдвиг между парами импульсов на противофазных тиристорных мостах 180 эл.град., на тиристорах одной группы 120 эл.град.. Временная диаграмма управления схемы выпрямителя в области прерывистого ЭДС приведена на (Рис. 4). В мостовой схеме должны одновременно находится в проводящем состоянии минимум два тиристора. Напряжения на анодах у них сдвинуты на 60 градусов. Поэтому, чтобы получить проводящее состояние тиристоров необходимо хотябы на один из тиристоров подавать два сдвинутых на 60 градусов импульсов. В режиме непрерывного тока включенный тиристор находится в проводящем состоянии до прихода импульса на последующий тиристор. В области прерывистого тока преобразователь начинает и заканчивает работу шесть раз за период, а каждый тиристор два раза, поэтому сдвоенные импульсы необходимо подавать на все тиристоры. Выпрямленное напряжение в режиме прерывистого тока принимает нулевое значение при угле регулирования 120 градусов. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Рис. 2 Принципиальная схема силовой части двигателя. Рис. 3 Форма импульсов на тиристоре мостовой схемы выпрямителя. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ Рис. 4 Временная диаграмма работы мостовой схемы выпрямления в режиме прерывистого тока. Регулятор скорости. В зависимости от диапазона регулирования электропривода регулятор скорости имеет различную реализацию. Принципиальная схема регулятора для диапазона 1:10000 приведена на (Рис.5). Особенностью такого исполения является наличае предварительного усилителя регулятора скорости, выполненного по схеме модулятор-усилитель-демодулятор. Элементами определяющими характеристику регулятора скорости являются сопративление R18 и конденсатор С11. Резисторы R10, R14, конденсатор C4 не устанавливаются. Между лепестками 2-3 ставится перемычка, включающая в обратную свять операцеонного усилителя DА1 конденсатор С3. Полученное интегрирующее звено используется в качестве фильтра выходного сигнала ПУРС. Скорость подбирается сменным резистором R12. Для плавной регулировки задания на ток якоря используется делитель на резисторах R13, R17. В режиме токоограничения выходное напряжение усилителя DА1 достигает уровня насыщения. При напряжении питания В напряжение насыщения усилителя имеет велечину В. Изменяя R17 можно регулировать выходное напряжение регулятора скорости в режиме насыщения от 0 до 10В. В приводе предусмотрено ограничение по току путем паралельного подключения резистора R17. Исполнение регулятора скорости для диапазона регулирования 1:1000 отличается отсутствием ПУРС . при этом устанавливаются резисторы R14, R10, перемычками 54-51 и 53-52 входы задающего напряжения электропривода коммутируются на входные сопративления усилителя А1, перемычка 2-3 отсутствует, характеристика регулятора скорости определяется элементами R10, C4, масштаб скорости подбирается сменным резистором R14 и допускает плавную регулировку резистором R9. Оба варианта исполнения регулятора скорости предусматривают подключение потенциометра задания скорости таким образом, что сигнал задания сравниваются с сигналом тахогенератора относительно входной клеммы 22, которая соеденяется с неинвертирующим входами ПУРС и А1. Такая дефференциальная схема подключения позволяет исключить неконтролируемое падение напряжения на проводе, соеденяющем потенциометр задания скорости с общей точкой питания преобразователя. Включение перед операционным Изм. ^ Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 220301.КП.СД.01.0__.ПЗ усилителем А1 предварительного усилителя не имеющего дрейфа выходного напряжения, позволяет уменьшить влияние напряжения дрейфа усилителя А1 на скорость вращения двигателя в замкнутой системе регулирования в К раз, где К –коэффицент усиления термостабильного усиления. Принципиальноя схема предварительного усилителя регулятора скорости , имеющего коэффицент усиления К=100, приведена на (Рис.6). Усилитель со структурой модулятор-усилитель-демодулятор не имеет температурного и временного дрейфов, поскольку они не пропускаются конденсаторами С18, С19. Модуляция и демодуляция осуществляется с частотой 2-3 кГц, вырабатываемой мультивибратором на операционном усилителе А3. Временные диаграммы сигналов в точках системы приведены на (Рис.7). ПУРС построен по двухтактной схеме;: модуляторы VT10, VT11, усилители DА4, DА5, демодуляторы VT14, VT15, работают в разные полупериоды частоты, затем происходит суммирование на усилителе DА1, который обеспечивает статический коэффициент усиления. Модуляция входного сигнала осуществляется полевым транзистором КП301 с изолированным затвором, а демодуляция транзистором КП302 с диффузионным затвором. Транзисторы являются взаимно инверсными, поэтому чтобы транзисторы VT10 и VT14, VT11 и VT15 работали в фазе друг с другом, а транзисторы VT10 и VT11, VT14 и VT15 в противофазе выходное напряжение генератора инвертируется транзистором VT13. Рабочий импульс выходного напряжения усилителя DА4 через разделительный конденсатор С18 поступает на резистор R34. Поскольку постоянная времени дифференцирующей цепочки С18, R34 равна примерно 1,7 мс, за время полупериода 0,3-0,5 мс наблюдается снижение уровня напряжения на R34. Этот импульс пропускается ключом VT14 на вход усилителя DA1. В следующий полупериод ключ VT14 замкнут, а на вход DА1 ключом VT15 пропускается импульс напряжения с резистора R35.

Похожие:

	Курсовая работа По дисциплине: «Бухгалтерский управленческий учет» Теоретические основы нормативного метода учета затрат и калькулирования		Курсовая работа по дисциплине «Технология и оборудование лесозаготовительного производства» «Проект организации технологического процесса на лесосечных работах с внедрением систем и машин»
	Утверждено Программа предназначена для повышения квалификации ремонтного и обслуживающего персонала по вопросам чтения и составления принципиальных...		Утверждено Программа предназначена для повышения квалификации ремонтного и обслуживающего персонала по вопросам чтения и составления принципиальных...
	Утверждено Программа предназначена для повышения квалификации ремонтного и обслуживающего персонала по вопросам чтения и составления принципиальных...		Документация открытого запроса предложений ...
	«Организация эвм» Контрольно курсовая работа «Проектирование вычислительной системы» Данная контрольно-курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний по курсу «Организация ЭВМ и систем» и получения практических...		Методические указания по подготовке курсовой работы по дисциплине... Курсовая работа (КР) по дисциплине является одним из этапов изучения дисциплины, проводится согласно графику учебного процесса во...
	Курсовая работа По учебной дисциплине «Основы отраслевого менеджмента» «Основы отраслевого менеджмента» Выдано студенту (студентке) Слободину Виталию группы 3302 12ПМ		Курсовая работа по дисциплине «Стратегический менеджмент» по теме:... Основные этапы и процедуры и факторы, определяющие стратегию организации