2.2. Вибір виконавчого двигуна та редуктора

Різні існуючі способи вибору двигуна та редуктора враховують, як правило, фактори енергетичного характеру. При цьому задача звичайно формулюється таким чином: необ-хідно вибрати електродвигун та передаточне число редуктора так, щоб при мінімальному рушійному моменті забезпечити потрібну швидкість та прискорення навантаження із ура-хуванням (або без врахування) обмежень щодо нагріву та перевантаження. Двигуни для потужних стежучих систем вибираються в основному за еквівалентним моментом з пе-ревіркою на перевантажувальну здатність або за перевантажувальним моментом з послі-дуючою перевіркою нагріву двигуна. Вибір виконавчого двигуна для малопотужних ПСС здійснюється виходячи з розрахунку потужності необхідної для переміщення об’єкта, обчисленої з урахуванням коефіцієнта запасу, рівного 1.2-1.5, при наступній перевірці на перевантаження за еквівалентним моментом. У ряді випадків, з метою поліпшення динамічних властивостей системи, зокрема швидкодії, вибирають виконавчий двигун, який забезпечує максимальне прискорення, що характеризується відношенням М_п/ J_д, де М_п - пусковий момент двигуна, J_д - момент інерції ротора двигуна.

Вибір двигуна за потужністю для ПСС у загальному випадку виявляється складним. Це обумовлено тим, що при проектуванні доводиться визначати ряд взаємо-зв’язаних параметрів системи, які впливають один на одного.

Для вирішення вказаної задачі необхідно знати паспортні дані машини для номінального режиму роботи. В паспортних даних звичайно вказуються: _од - швидкість холостого ходу ; _N - номінальна швидкість обертання; М_N - номінальний обертовий момент; М_п - пусковий момент двигуна.

В якості виконавчих двигунів ПССПК застосовуються в основному двигуни пості-йного струму незалежного збудження та двофазні асинхронні двигуни. Крокові двигуни, як правило, застосовуються в розімкнених системах, а в замкнених системах вони зустрі-чаються порівняно рідко.

Статична потужність на валу двигуна розраховується за формулою:

Р_с= _{в m} М_вс / _р (2.7)

де _{в m} - максимальна кутова швидкість виконавчого валу; М_вс - момент сухого тертя на виконавчому валі; _р - ККД редуктора. Номінальна потужність вибраного двигуна повинна бути більшою від статичної потужності.

Динаміку двигуна постійного струму характеризує його передаточна функція, яка має вигляд:

Wд (р)= k_д/(р(Т_яТ_ем р²+ Т_ем р+ 1)) (2.8)

коли вхідною величиною є керуюча напруга, а вихідною - кут повороту валу двигуна. Тут Т_я - електрична стала часу якірної ланки, що визначається як

Т_я = L_я/R_я

( L_я-індуктивність; R_я-активний опір якоря) , Т_ем - електромеханічна стала часу двигуна; К_д - коефіцєнт передачі двигуна.

Залежно від співвідношення Т_я і Т_ем перехідний процес у двигуні буде носити або коливальний ( якщо 4Т_я >Т_ем), або аперіодичний (4Т_я <Т_ем) характер. Якщо знехтувати сталою часу якорної ланки ( Т_я <<Т_ем), тобто вважати процес формування обертового моме-нту двигуна безінерційним, одержимо

W_д (р) =k_д/p(Т_ем р+ 1) (2.9)

Нарешті, при знехтуванні Т_ем передаточна функція має вид передаточної функцій інтегруючої ланки

W_д (p)= k_д/р

Коєфіцієнт передачі двигуна можна приблизно визначити за паспортними даними:

k_д= _N / U_УN (2.10)

де U_УN -номінальна напруга керування.

Динаміку асинхронного двофазного двигуна характеризує передаточна функція виду

W_д(р)= k_д/(р(Т_ем р + 1) ( Т_е р + 1)) (2.11)

де Т_е=L_р/R_р - електромагнітна стала часу, яка визначається через індуктивність L_р і активний опір R_р обмотки ротора двигуна; k_д = М_п /(U_y J) - коефіцієнт передачі двигуна; Т_ем =J _од /М_п - електромеханічна сила часу двигуна; J- момент інерції на валу двигуна. Оскільки електрома-гнітна стала часу оц³нюється в 30-100 разів менше за електричну сталу часу, то Т_е можна зне-хтувати. Тоді отримаємо вираз, аналогічний (2.9).

Вибір коефіцієнта передачі редуктора здійснюється так, щоб забезпечити мінімум часу відпрацювання заданого розузгодження з максимальним використанням двигуна за поту-жністю (так званий оптимальний коефіцієнт передачі). Але при цьому ускладнюється задача забезпечення стійкості ПСС. При проектуванні ПСС слід прагнути наближати значення коефіцієнта передачі редуктора до оптимального, якщо при цьому вдається досить про-стими засобами забезпечити стійкість слідкуючої системи.