Расчет силового редуктора для систем с двигателем постоянного тока

Лекция №3

Силовой редуктор (далее – редуктор) – устройство согласования нагрузки и двигателя.

Произведем оценку передаточного числа редуктора

всегда, т.е. в следящих системах не бывает повышающих силовых редукторов.

Возьмем идеальный редуктор. У него КПД

(полная передаточная мощность)

В реальном редукторе

,

Оценка передаточного числа чаще всего совершается путем приведения моментов, действующих на валу нагрузки к валу двигателя.

Момент со стороны нагрузки:

- приведенный момент со стороны нагрузки к валу двигателя.

На самом деле на валу двигателя есть еще целый ряд моментов, которые необходимо учитывать.

,

где - приведенный к валу двигателя момент инерции самого редуктора.

и - момент инерции ротора двигателя и момент собственных потерь двигателя – соответственно. - момент инерции тахогенератора, соединенного с валом двигателя.

Представим . Тогда правая часть полученного выражения преобразуется к виду:

На начальном этапе примем: и

Уравнение динамики двигателя постоянного тока:

Из паспортных данных известны , ,,,.

Определим

В номинальном режиме

Домножим первое уравнение (1) на I

Для двигателя постоянного тока есть ограничение на:
пусковой ток . В проектируемой системе . Соответственно необходимо предусмотреть увеличение выходного напряжения усилителя мощности при введении добавчного ограничительного резистора.

Необходимо найти и

1. В пусковом режиме

2. В номинальном режиме

Совместное решение этих двух уравнений с двумя неизвестными позволяет найти и .

Оценим момент, развиваемый двигателем:

Из (1):

Подставим в (2):

(3)

(4)

Совместное решение (3) и (4) позволяет определить возможный диапазон передаточных чисел редуктора при которых момент, развиваемый двигателем превышает требуемый момент со стороны нагрузки. Покажем это графически:

Передаточное число выбирается между и

Чем больше , тем меньше будет постоянная времени двигателя как инерционного звена.

Далее необходимо проверить пригодность двигателя с редуктором

1) по скорости

2) по моменту

3) по перегреву

1) Проверка двигателя по скорости

Двигатель должен вращаться со скоростью близкой к номинальной, если нагрузка вращается с максимальной скоростью

2) Момент, создаваемый двигателем

3) Проверка по перегреву

Среднеквадратический момент должен быть меньше момента двигателя, т.е.:

Перегрев рассматривается при синусоидальной заводке. Двигатель «шевелится», но не вращается, достаточно большие якорные токи приводят к нагреву двигателя. Это неблагоприятный режим для двигателя. Средне квадратическая величина приведенного к валу двигателя момента нагрузки в этом режиме не должна превышать номинальное значение момента для данного двигателя.