ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

1. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

И ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ РЕДУКТОРА

Проектирование силовой части следящей системы, включающей исполнительный электродвигатель и механическую передачу, состоит из следующих этапов: обоснованного выбора типа исполнительного электродвигателя; предварительного выбора параметров механической передачи (редуктора); определения мощности исполнительного электродвигателя и уточнения параметров редуктора.

Выбор типа исполнительного электродвигателя определяется рядом факторов: родом тока основной системы электроснабжения, перегрузочной способностью, весовыми и габаритными характеристиками, режимом работы исполнительного электродвигателя следящей системы и т. д.

Выбор и расчет параметров механической передачи (коэффициента полезного действия ij, момента инерции Ур) в большой мере определяют электрические и динамические характеристики следящей системы. Предварительные значения i и J необходимы при определении мощности исполнительного электродвигателя и в процессе расчета мощности двигателя уточняются.

В настоящее время существуют различные способы определения мощности исполнительных электродвигателей для следящих систем. Два способа, получившие широкое распространение в инженерной практике, будут рассмотрены в § 2, а сейчас остановимся на обосновании выбора типа исполнительного электродвигателя.

Одним из факторов, определяющих выбор типа исполнительного электродвигателя, является род тока основной системы электроснабжения, а также полезный момент сопротивления объекта управления. В относительно маломощных следящих системах (до 75-100 вт) желательно применять надежные в эксплуатации двухфазные асинхронные электродвигатели, а в более мощных следящих системах - электродвигатели постоянного тока.

Другим фактором, определяющим выбор исполнительного электродвигателя, является перегрузочная способность последнего [18]. В общем случае момент нагрузки исполнительного механизма М, который наряду с максимальной скоростью и ускорением определяет потребную мощность исполнительного электродвигателя, имеет сложный характер изменения во времени или в функции скорости вращения (рис. 1.1).

Для лучшего использования электродвигателя его номинальный момент берут равным

Лд.но„ = (1-1.6)Л,р,

где Мер- среднее значение момента нагрузки, причем числовой коэффициент должен быть тем больше, чем резче пики момента нагрузки.

Возможность электродвигателя кратковременно развивать макси-д. макс

электродвигателя на перегрузку производят исходя

мальные моменты характеризует его перегрузочную способ-

ность. Проверку из условия

д. макс

• 1дЛд. ном.

где Хд -- коэффициент допустимой перегрузки; Мд - номинальный

момент электродвигателя.

Перегрузочная способность электродвигателя постоянного тока определяется условиями коммутации. Так, для авиационных электродвигателей на 26-28,5 е jx = 3 - 4. Допустимая перегрузочная способность асинхронных электродвигателей определяется величиной критического (максимального) момента:

,х„ = (0,8-0,85)

д. кр

д. ном

Отношение трехфазных

критического момента к номинальному для а:виационных асинхронных электродвигателей с нормальной беличьей клеткой равно 2-3. Таким образом, перегрузочная способность выше у электродвигателей постоянного тока, которым и следует отдавать предпочтение при резких пиках момента нагрузки исполнительного механизма.

В зависимости от характера и длительности работы испол«итель-ного электродвигателя, установлены три основных режима работы: длительный (ДР); кратковременный (КР) и повторно-кратковременный (ПКР). Электродвигатели в следящих системах работают, как правило, в повторно-кратковременном режиме, который характеризуется относительной продолжительностью включения, т. е. отношением длительности работы к продолжительности цикла

t,0)

Рис. 1.1. График зависимости момента нагрузки исполнительного механизма от времени или от скорости вращения.

где 6д - время паузы.

Согласно ГОСТ 183-66 длительность цикла повторно-кратковре- менной работы не должна превышать 10 мин, причем установлены

40 и 60%. При выборе двигателя необходимо использовать его при том режиме работы, на который он

следующие значения : 15,

рассчитан. Недопустимо использование двигателей длительного режима в кратковременном или повторно-кратковременном режиме, и наоборот.

Двигатели длительного режима работы рассчитывают и конструируют так, чтобы наибольшее значение к. п. д. имело место при номинальном режиме. Как известно, максимум к. п. д. отвечает условию равенства постоянных и переменных потерь. При работе указанных двигателей в кратковременном режиме их переменные потери будут больше постоянных, и к. п. д. получит более низкое значение. На рис. 1. 2 приведена кривая к. п. д. двигателя длительного режима, на которой показаны номинальные значения к. п. д. при длительной Vm. д. р и кратковременной y;„„„ р рабоге.

дмом.д.р д:ном.кр

Рис. 1.2. График зависимости к. п. д. двигателя длительного режима работы от полезной мощности Р.

Рис. 1.3. График зависимости электромагнитной мощности к. п. д. электродвигателя от тока якоря.

Для улучшения к. п. д. двигателя кратковременного режима соотношение потерь в нем должно быть перераспределено за счет увеличения постоянных и уменьшения переменных потерь. Нецелесообразно использовать двигатель кратковременной работы для длительного режима, поскольку ввиду специфического соотношения потерь в этих двигателях допустимая.мощность при этом будет резко снижена.

На рис. 1.3 изображены графики зависимостей электромагнитной мощности и электрического к. п.- д. >) от тока якоря /. Наибольшая электромагнитная мощность развивается при токе якоря ном рзЕном половине пускового тока. При этом электрический к. п. д. равен 0,5, и в обмотке якоря выделяются большие потери, что допус-. тимо при кратковременном и недопустимо при длительном режиме работы.

Двигатель кратковременного режима иногда не может работать длительно даже вхолостую. В таких случаях можно использовать двигатели повторно-кратковременного режима работы. Тогда длительность работы в 30 мин соответствует коэффициенту относительной продол-