Данные для расчета МУ при работе на исполнительный двигатель постоянного тока

 

 

При работе МУ на двигатель постоянного тока нагрузка МУ будет активной и при якорном управлении определяется выражением

U н 24 В

R н = I ян = 2,16 А = 11 Ом; (1.1)

 

максимальная мощность нагрузки

 

P н макс = U н · I вн = 24 В · 0,24 А = 5,76 Вт; (1.2)

 

минимальная мощность нагрузки

 

P н мин = U н · I н мин = 5,76 Вт /20 = 0,3 Вт; (1.3)

 

ток I н мин принимается в 20 раз меньше тока управления двигателя, т.е.

 

 

I ян 2,16 А

I н мин = 20 = 20 = 0,1 А; (1.4)

 

Коэффициент усиления по току для РМУ определяется соотношением

I ян 2,16 А

K _i = I _{y max} = 0,04 А = 54 (1.5)

 

Входное сопротивление усилителя принимается равным R у = (50 ч 150) Ом =

= 150 Ом, частота источника питания рабочих обмоток МУ f пит = 400 Гц, значение постоянной времени τ у МУ не должно превышать величины электромеханической постоянной двигателя Т эм:

 

J ·π· n о· α J · n о1,96·10ֿ⁵ кг·мІ· 5200/60 об/с

Т эм = 30· M к1· α ≈ 0,105 · M к1 = 0,105· 0,5 × 9,81·10ֿ² Н·м =

 

= 0,034 с, (1.6)

 

где M к1 – пусковой момент при α =1, M к1 ≈ M н; n о – скорость идеального холостого хода примем равной n н; J – момент инерции, α – коэффициент сигнала.

 

 

Этапы расчета МУ

Выбор схемы усилителя

 

Так как заданная величина К I=54 превышает 10 ¸15, необходимо вводить положительную обратную связь. Выбираем схему МУ с внутренней обратной связью, которая обеспечит получение требуемой мощности в нагрузке при меньшем объеме стали сердечников, чем усилитель с внешней обратной связью.

Схема МУ с внутренней обратной связью приведена на рис.1.

 

 

Расчет выпрямителя

 

 

Исходя из велечин

 

I н макс = (2...3)· I ян = 1,3·2,16 А = 3 А (2.1)

 

и

U н макс = 1,57· I н макс · R н = 1,57·3А· 11Ом = 51,81 В (2.2)

 

выбираем диод типа Д214Б. Его параметры:

 

I пр = 5 А

U обр = 100 В

 

Определяем число диодов, включаемых параллельно (n) и последовательно (m) в плечо выпрямительного моста:

 

I н макс 3 А

n = 2· I пр = 2·5 А = 0,3, (2.3)

 

U н макс 51,81В

m = U обр = 100 В = 0,5 (2.4)

 

и эти полученные расчетные значения округляем в сторону увеличения до целых чисел, т.е. n = 1 и m = 1.

 

Выбор материала и конструкции магнитопровода

 

 

Материала магнитопровода и его конструкция определяется либо имеющимися в наличии маркой и штампом, либо рекомендациями, вытекающими из практического опыта.

Основными факторами, влияющими на выбор сердечников, являются величина выходной мощности, частота источника питания, кратность тока нагрузки, вопросы технологии и экономии.

Найдем значение выходной мощности

 

P н = I ²н макс· R н = (3А) ²І· 11Ом = 99Вт. (2.5)

 

Выбор необходимой толщины магнитного материала производится по формуле

2…3 3

δ = √ f пит = √400 Гц = 0,15 мм. (2.6)

 

По полученным значениям P н и δ выбираем материал марки 79НМ

сердечники тороидальные из ленты толщиной 0,25 мм, при частоте 400 Гц.

 

Определение типоразмера магнитопровода

Предварительно находим величины тока насыщения I нас и напряжения питания U пит. Для обеспечения линейности статической характеристики усилителя принимают

 

I нас = 1,3· I н макс = 1,3·3 А = 3,9А. (2.7)