РАЗРАБОТКА НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА НА БАЗЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОРМОЗА

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР НАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ 10
2 РАЗРАБОТКА НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА 14
2.1 Расчёт момента и тока нагрузочного устройства 14
2.2Конструкция нагрузочного устройства 21
2.3Принцип работы электромагнитного тормоза 31
3 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ 32
3.1 Функциональная система автоматизации регулирования тока
нагрузки 32
3.2 Функциональная схема индикации скорости 33
3.3 Функциональная схема индикации момента 34
4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 37
4.1 Принципиальная схема регулировки тока в обмотке 37
4.1.1. Выбор силового ключа 37
4.1.2. Выбор микроконтроллера 38
4.1.3. Выбор драйвера для управления силовыми транзисторами и
устройств гальванической развязки 39
4.1.4. Выбор датчика тока 45
4.1.5. Выбор элементов управления 45
4.1.6. Выбор источника питания системы управления 45
4.1.7. Выбор преобразователя напряжения 47
4.2Принципиальная схема отображения скорости 47
4.2.1Выбор микроконтроллера 47
4.2.2Выбор элементов индикации 49
4.2.3Выбор транзисторов для управления катодами индикаторов 49
4.3 Принципиальная схема отображения момента 52
5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 54
5.1Программное обеспечение для управление тока в катушках 54
5.2Программное обеспечение для индикации скорости 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 66
Купить

В данной выпускной квалификационной работе необходимо спроектировать
нагрузочное устройство на базе электромагнитного тормоза с дисковым
ротором на основании заданных технических требований. Оборудование
должно быть предназначено для лабораторий дисциплины «электрические
машины» и предприятий, осуществляющих испытания электродвигателей.
В настоящее время в качестве нагрузочных устройств для испытания и
исследования двигателей, во многих случаях, используют второй двигатель,
который выступает в качестве нагрузки. Однако такие решения имеют ряд
недостатков:
– необходимость использования дополнительного оборудования –
тиристорные преобразователи, преобразователи частоты, высокомощные
нагрузки и т.д.;
– отсутствие «наглядности» в обучении – нагрузочные электродвигатели,
как правило, используются в «закрытых» исполнениях и в учебном процессе
студенты не понимают физических процессов, протекающих при выполнении
экспериментов, что особенно важно в рамках учебного курса «Электрические
машины».
Целью данной выпускной квалификационной работы ставилось разработать
нагрузочное устройство, которое могло бы также использоваться для
исследования характеристик электродвигателя, в рамках курса электрических
машин, но при этом оно было бы проще в эксплуатации и было бы более
надежно.
Электромагнитный тормоз более простой в эксплуатации, так для задания
момента необходимо запустить исследуемый электродвигатель, подать
электропитание на электромагнитный тормоз и задать необходимое для
обеспечения требуемой нагрузки значение тока в обмотках ЭМТ.
Он более надежный, в отличие от двигателя постоянного тока, где есть щёточно
коллекторный узел, который необходимо обслуживать и менять.
Для учебного процесса электромагнитный тормоз более нагляден,
принцип его работы объясняется основными законами теории электромагнитного
поля, которые студенты изучают еще в основном курсе физики.
В то же время, такой вид нагрузочного устройства применим там, где
нужно исследовать характеристики электрической машины только в
двигательном режиме, так как исследовать генераторный режим, с помощью
электромагнитного тормоза, не удастся, однако для наших целей данный режим
и не требуется.
Для разработки такого нагрузочного устройства необходимо рассчитать
параметры катушек индуктивности, так как при помощи них и будет
создаваться момент. При этом необходимо соблюсти требования технического
задания: конструкция данного электромагнитного тормоза не должна быть
больших размеров и момент, создаваемый нагрузкой, должен быть не менее
номинального момента исследуемого двигателя.
Также необходимо разработать функциональные и принципиальные схемы,
произвести выбор всех составляющих данных схем и написать программы для
управления значением момента, который создаёт электромагнитный тормоз и
программу для индикации скорости двигателя.
Основная проблема заключается в том, что данный тип нагрузочных
устройств используется редко, вследствии чего, теоритических данных и
практических исследований мало. Поэтому при расчёте и проектировании
данного нагрузочного устройства изучалось большое количество научной и
технической литературы, так как шаблонов и примеров, по которым можно бы
было произвести расчёт, найти не удалось.
Также, ещё одной задачей, ставилось разработка шаблона, для будущего
расчёта различных электромагнитных тормозов, так чтобы имея только
техническое задание, можно было с легкостью рассчитать другой
электромагнитный тормоз, к примеру под другой двигатель с другими
характеристиками, мощностью до 1,5 кВт.
Купить