ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 13
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
РАСЧЕТНО - ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
Синхронные вентильные двигатели.Методы стабилизации тока в шаговых двигателях.
тема проекта (работы)
«Компьютерное моделирование и управление технологическим оборудованием »
наименование дисциплины
Вариант 6
Красноярск, 2022
Содержание
| 1 Выбор электродвигателя………………………………………………………… | 2 |
| 2 Основные статические и динамические параметры ДПТ……………………... | 3 |
| 3 Математическое моделирование позиционного СП на базе ДТП с управлением по положению выходного звена…………………………………… | 4 |
| 4 Синхронные вентильные двигатели……………………………….…..……….. | 5 |
| 5 Методы стабилизации тока в шаговых двигателях………...........................….. | 7 |
| Список использованных источников……………………………………………... | 9 |
1
1 Выбор электродвигателя
Выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель АИР71А6, представлен на рисунке 1, и приведем техническую характеристику в таблицу 1 [1]
Рисунок 1 – Электродвигатель
Таблица 1 – Техническая характеристика электродвигателя ДСОР-110
| Наименование | Ток | Сопротивление | Индуктивность | Крутящий момент | Момент инерции ротора | Длина L | Масса |
| А | Ом | мГн | кгс·см | г·см2 | мм | кг | |
| ДСОР-110 | 1,3 | 15 | 1,1 | 1,9 | 15 | 24 | 2,6 |
2
2 Основные статические и динамические параметры ДПТ
Рисунок 2 – статические и динамические параметры (блок-схема ВП)
3
3 Математическое моделирование позиционного СП на базе ДТП с управлением по положению выходного звена
Рисунок 3 – Математическое моделирование
4
4 Синхронные вентильные двигатели
Вентильные двигатели (ВД) считаются в настоящее время наиболее перспективными электромеханическими преобразователями.
Вентильный электродвигатель — это синхронный двигатель, основанный на принципе частотного регулирования с самосинхронизацией, суть которого заключается в управлении вектором магнитного поля статора в зависимости от положения ротора. Вентильные двигатели (в англоязычной литературе BLDC или PMSM) ещё называют бесколлекторными двигателями постоянного тока, потому что коллектор такого двигателя обычно питается от постоянного напряжения.
На рисунке 4 изображен принцип работы трехфазного вентильного двигателя.
Рисунок 4- Принцип работы трёхфазного вентильного двигателя
В вентильном двигателе (ВД) индуктор находится на роторе (в виде постоянных магнитов), якорная обмотка находится на статоре (синхронный двигатель). Напряжение питания обмоток двигателя формируется в зависимости от положения ротора. Если в двигателях постоянного тока для этой цели использовался коллектор, то в вентильном двигателе его функцию выполняет полупроводниковый коммутатор (датчик положения ротора (ДПР) с инвертором).
Основным отличием ВД от синхронного двигателя является его самосинхронизация с помощью ДПР, в результате чего у ВД, частота вращения поля пропорциональна частоте вращения ротора.
Система управления содержит силовые ключи, часто тиристоры или силовые транзисторы с изолированным затвором. Из них собирается инвертор напряжения или инвертор тока. Система управления ключами обычно реализуется на основе использования микроконтроллера. Наличия микроконтроллера требует большое количество вычислительных операций по управлению двигателем.
Принцип работы ВД основан на том, что контроллер ВД коммутирует обмотки статора так
, чтобы вектор магнитного поля статора всегда был ортогонален вектору магнитного поля ротора.
5
С помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) контроллер управляет током, протекающим через обмотки ВД, т.е. вектором магнитного поля статора, и таким образом
регулируется момент, действующий на ротор ВД. Знак у угла между векторами определяет направление момента действующего на ротор.
ВД с электронными системами управления часто объединяют в себе лучшие качества бесконтактных двигателей и двигателей постоянного тока.
Достоинства:
• Широкий диапазон изменения частоты вращения
• Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих техобслуживания — бесколлекторная машина
• Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде
• Большая перегрузочная способность по моменту
•Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %)
• Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов
Недостатки:
• Относительно сложная система управления двигателем
• Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих постоянных магнитов в конструкции ротора
Во многих случаях более рациональным оказывается применение асинхронного двигателя с преобразователем частоты.
6
5 Методы стабилизации тока в шаговых двигателях
Шаговый двигатель — электромотор, где импульсное питание током приводит к перемещению роторной части на заданный угол. Относится к классу бесколлеркторных электромоторов постоянного тока.
Рисунок 5- Шаговый двигатель
Стабилизатором тока называется устройство, поддерживающее ток в нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах. Стабилизатор одновременно со своими основными функциями осуществляет и подавление пульсаций.
Существуют два основных метода стабилизации: параметрический и компенсационный. Параметрический метод основан на использовании нелинейных элементов, за счёт которых происходит перераспределение токов и напряжений между отдельными элементами схемы, что ведёт к стабилизации.Структурная схема параметрического стабилизатора состоит из двух элементов - линейного и нелинейного (рис. 6).
Рисунок 6- Структурная схема параметрического стабилизатора
7
При изменении напряжения на входе стабилизатора в широких пределах (
) напряжение на выходе изменяется в значительно меньших пределах (
). Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе кремниевых стабилитронов. В кремниевом стабилитроне при определённом Uст развивается лавинный пробой p-n перехода (рис.7а). Обычно рабочую ветвь изображают при ином расположении осей (рис.7б). Рабочий участок ограничен предельно допустимым по тепловому режиму Imax.
Рисунок 7- Кремниевые стабилитроны
В параметрическом стабилизаторе переменного напряжения линейным элементом служит конденсатор, а нелинейным - дроссель насыщения. Компенсационный стабилизатор отличается наличием отрицательной обратной связи, посредством которой сигнал рассогласования усиливается и воздействует на регулируемый элемент, изменяя его сопротивление, что ведёт к стабилизации. Компенсационные стабилизаторы, в которых регулируемый транзистор постоянно (непрерывно) находится в открытом состоянии, называются линейными или с непрерывным регулированием. В импульсном стабилизаторе регулируемый транзистор работает в ключевом режиме.
Рисунок 8-Форма тока в обмотках шагового двигателя при
различных вариантах питания
8
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Электропривод URL: http://mehanizmy.ru/dsor-110-1.0-136 (дата обращения 15.12.2022). – Текст : электронный.
2Синхронные вентильные двигатели URL: https://cyberpedia.su/17x1707c.html (дата обращения 15.12.2022). – Текст : электронный.
3 Методы стабилизации тока URL: https://studfile.net/preview/1005297/ (дата обращения 15.12.2022). – Текст : электронный.
4 Ручкин Л.В. Технология моделирования и управления мехатронными модулями : учеб. пособие / Л. В. Ручкин, Ю. А. Филлипов, Н. Л. Ручкина ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. – Красноярск, 2008. 124 с.
9