Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления» для студентов специальности 210100 Одобрено (стр. 1 из 9)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ
ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Методические указания
к выполнению курсовой работы
по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления»
для студентов специальности 210100
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2011
ВВЕДЕНИЕ
Курсовая работа является заключительным этапом обучения студентов по дисциплине "Электромеханические системы" и имеет целью углубление и закрепление теоретических знаний, полученных студентами при изучении дисциплины, а также приобретение практических навыков при решении конкретной технической задачи, развитие навыков самостоятельной работы с технической литературой в ходе анализа и расчетов, приобретение творческих навыков в использовании ЭВМ как составного элемента системы автоматизированного проектирования (САПР), получение практических навыков в оформлении технической документации в соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД)
Содержание курсовой работы составляют вопросы автоматизации управления исполнительными двигателями постоянного тока как составной части электропривода.
Электропривод (ГОСТ 16593-93)- это электромеханическая система, состоящая из электродвигательного устройства, преобразовательного устройства, передаточного устройства (редуктора), управляющего устройства и предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Электродвигатель является основной частью электропривода. Современный электропривод всегда является автоматизированным. Как правило, все процессы, связанные с пуском, остановкой, регулированием частоты вращения двигателя, обеспечиваются средствами автоматики.
Целью курсовой работы по данной теме является определение параметров и характеристик переходного процесса заданного двигателя постоянного тока независимого возбуждения при автоматизации пуска и торможения с последующей разработкой схемы автоматического управления. Выполняемый объем работ является частью этапа эскизного проектирования. При этом считается, что на основании технического задания, выданного заказчиком, на этапе технического предложения разработчиком принята схема автоматизации пуска за счет ограничения пусковых токов с помощью пусковых резисторов и схема автоматизации останова способом динамического торможения.
Расчет сопротивлений резисторов при пуске и динамическом торможении представляет собой первую часть курсовой работы. Вторая часть заключается в расчете переходных процессов при пуске и динамическом торможении, т.е. определение времени переходного процесса и нахождение зависимостей частоты вращения и тока якоря от времени.
Первая и вторая части сначала выполняются вручную, а затем проводится расчет на ЭВМ. При расчете переходных процессов вручную пренебрегают индуктивностью якорной обмотки, а при расчете на ЭВМ эту индуктивность учитывают, и переходной процесс определяется более точно.
Третья часть работы состоит в разработке принципиальной электрической схемы автоматического управления пуском и торможением заданного двигателя постоянного тока, а также из подробного описания ее работы.
Тему курсовой работы и номер варианта (в соответствии с номером по списку в журнале) указывает преподаватель.
Курсовая работа оформляется в соответствии с требованиями к текстовым документам (ГОСТ 2.105-92) и отчетам о научно-исследовательской работе ГОСТ 7.32-91).
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ
В исходных данных (табл.1) указаны следующие основные технические данные согласно [1,2]. Индуктивность якорной обмотки определена по ориентировочной формуле.
1. Р2Н - номинальная мощность на валу двигателя (кВт).
2. UН - номинальное напряжение (В).
3. IЯН - номинальный ток якоря (А).
4. nН - номинальная частота вращения (об/мин).
5. R - сопротивление обмотки якоря (Ом).
6. L - индуктивность обмотки якоря (Гн).
7. J - момент инерции якоря (кг.м2).
Кроме того, для выполнения курсовой работы указывается:
1. Отношение момента сопротивления нагрузки к номинальному на валу двигателя а (%).
2. Тип схемы управления: Т, С, В - соответственно управление в тока, скорости, времени.
Предполагается, что момент сопротивления нагрузки представляет собой момент сухого трения, т.е. не зависит от величины частоты вращения и изменяет свой знак при изменении направления вращения.
При расчетах и дальнейшем анализе разработанной системы управления используется математическая модель ДПТ в форме:
(1)где
- индуктивность якоря; 
- ток якоря; 
- активное сопротивление цепи якоря; 
- дополнительное сопротивление, включенное в цепь якоря; 
- угловая скорость якоря; 
- приведенный момент инерции якоря; 
- момент трения в коллекторе и подшипниках; 
- момент нагрузки; 
- единый электромагнитный коэффициент, определяемый конструкцией данного двигателя; U – питающее напряжение.Моменты трения с достаточной точностью можно считать изменяющимся по закону:
(3)Момент нагрузки, в принципе может изменяться по любому закону, но в данном случае этот закон примем в виде:
(2)2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
По исходным данным определяют ряд величин, которые используются в дальнейшем расчете:
1. Номинальная частота вращения в системе СИ
= 
nH 
.2. Единый электромагнитный коэффициент
эм = 
3. Номинальный электромагнитный момент
Мн = kЭМIЯН 
4. Номинальный момент на валу двигателя
М2Н = 
5. Момент потерь
М0 = МТ= МН - М2Н
6. Полный момент сопротивления
Мс =МТ+МНГ= 
7. Ток якоря, соответствующий моменту сопротивления Мс
= 
8. Частота вращения двигателя при токе 
3. РАСЧЕТ ЧИСЛА СТУПЕНЕЙ ПУСКА
На рис. 1 представлена часть принципиальной электрической схемы пуска и динамического торможения двигателя постоянного тока, а на рис. 2 - его скоростные характеристики.
В рассматриваемом примере число пусковых резисторов т равно двум. В общем случае число пусковых резисторов может быть как больше, так и меньше двух, например, 1, 2, 3, 4, 5 и т.д. Эта величина определяется максимальным и минимальным токами (I1, I 2) при замыкании накоротко пусковых резисторов. Согласно [3]:
I1= 
IЯН (1)
I2= 
Iс (2)