РАЗРАБОТКА НАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА НА БАЗЕ СЕРВОПРИВОДА

ВВЕДЕНИЕ 7
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10
2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ВЫБОР ТИПА
НАГРУЗОЧНОЙ МАШИНЫ 13
2.1. Тип нагрузочной машины 13
2.2. Функциональная схема 13
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО
АГРЕГАТА 18
3.1. Требования, предъявляемые к конструкции 18
3.2. Общая конструкция электромашинного агрегата и нагрузочного
устройства 19
3.3. Лицевая панель нагрузочного устройства 22
4. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НАГРУЗОЧНОГО
УСТРОЙСТВА 24
4.1. Нагрузочная машина 24
4.2. Тормозные резисторы 27
4.3. Элементы управления и индикации 28
4.4. Управляющее устройство индикации 30
4.5. Источник вторичного электропитания 35
5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ . 37
5.1. Выбор транзисторов для управления катодами индикаторов 37
5.2. Выбор резисторов на входе АЦП микроконтроллера 39
5.3. Выбор конденсаторов 40
6. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
СИСТЕМЫ ИНДИКАЦИИ И НАСТРОЙКА БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ 41
6.1. Настройка блока управления серводвигателем 41
6.2. Выбор и настройка периферийных устройств 42
6.3. Листинг программы в среде программирования Assembler c комментариями 45
7. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО АГРЕГАТА 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54
ПРИЛОЖЕНИЕ А 55
Купить

В современном мире электрический привод является неотъемлемым элементом в большинсве производственных процессов. Это вызывает потребность в высококвалифицированных специалистах, способных эффективно с ним работать, что влечёт за собой необходимость в их качественном обучении.
При изучении различных электротехнических дисциплин часто требуется проводить исследования работы электрических машин на учебных стендах, включающие испытания электродвигателей под воздействием нагрузки. В связи с этим возникает необходимость в использовании устройств, которые и будут создавать данную нагрузку.
В качестве нагрузочных устройств могут выступать различные электромеханические агрегаты среди которых наиболее распространёнными являются:
— двигатель постоянного тока;
— асинхронный двигатель;
— электромагнитный тормоз;
— серводвигатель
Двигатель постоянного тока, спроектированный еще в 1834 году русско- прусским учёным Б.С. Якоби - это первый известный человечеству электродвигатель современнного типа, поэтому следует начать рассмотрение вариантов именно с него.
Такие двигатели, обычно, комплектуются с тиристорными преобразователями и имеют возможность плавного регулирования скорости вращения вала в широком диапазоне, но обладают существенными недостатками в виде наличия коллекторно-щёточного узла. [1]
Коллекторно-щёточный узел снижает надёжность всей системы и является причиной ряда проблем: он сокращает ресурс работы, может быть источником радиопомех и акустического шума, покрывает внутреннюю полость машины токопроводящим слоем продуктов износа щёток, ухудшая изоляцию токопроводящих цепей.
Кроме того двигатели постоянного тока с малой мощностью имеют низкие показатели коэффициента полезного действия, имеют низкую энергоэффективность и высокое тепловыделение.
Ещё одним типом двигателей, который применяют в качестве нагрузочной машины являетя асинхронный двигатель. В основном применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они лишены коллекторно-щёточного узла и отличаются простотой в обслуживании и надежностью при относительно небольшой стоимости.
В наше время для обеспечения плавного регулирования асинхронные электродвигатели работают совместно с преобразователями частоты, образуя системы асинхронного электропривода. [7]
Данный тип нагрузочных устройств является наиболее предпочтительным с экономической точки зрения и хорошо себя зарекомендовал, благодаря, как низкой себестоимости, так и большому ресурсу работы и относительно высокой надёжности.
Тем не менее асинхронный электропривод также не лишён недостатков: необходимо учитывать, что при снижении скорости у него может резко падать величина критического момента и соответственно снижаться максимально возможная нагрузка, что может воспрепятствовать процессу исследования, а также привести к износу узлов и механизмов двигателя и снижению рабочего ресурса.
Ещё одним из вариантов при выборе типа нагрузочной машины является электромагнитный тормоз.
Из основных достоинств электромагнитного тормоза следует выделить, что данное устройство, ввиду конструкции и принципа работы слабо подвержено износу и перегреву, не требует для своего функционирования дорогостоящего дополнительного оборудования в цепи питания и позволяет довольно точно обеспечивать регулирование тормозного момента.
Тем не менее электромагнитный тормоз обладает существенным недостатком в виде невозможности осуществить работу в двигательном режиме, что значительно сужает область его применения. Также стоит отметить низкую энергоэффективность данного типа нагрузочных устройств, поскольку энергия, вырабатывающаяся при торможении рассеивается в виде тепла.
Последним рассматриваемым вариантом исполнения нагрузочного устройства является сервопривод, представляющий из себя синхронный электродвигатель на постоянных магнитах комплектуемый блоком управления(сервопреобразователем).
Серводвигатель - это один из наиболее молодых видов электродвигателей, созданных человеком, и за последние десятилетия вся система сервопривода претерпела массу усовершенствований и сумела выйти на свободный рынок в качестве достойной альтернативы традиционным электроприводам.
Сервопривода обладают высокой перегрузочной способностью и не потребляют из сети реактивную мощность в отличие от систем с асинхронными электродвигателями. Они имеют хорошие массо-габаритные показатели и способны обеспечить высокую точность поддержания скорости, момента и угла, а также возможность точного позиционирования и высокий коэффициент полезного действия.
Главным недостатком данного типа нагрузочных машин является очень высокая стоимость, что часто ставит под сомнение целесообразность их применения, но учитывая их достоинства, часто сервопривод с лихвой окупает затраченные средства.
Купить