Прошу проверить простенький школьный расчет.
1 дж = 1н * 1м ; 1 Вт= 1дж/1 сек
для перемещения груза массой 5.5 ньютона на расстояние 0.03 метра необходимо
5.5*0.03=0,165 дж
перемещение груза на заданное расстояние происходит за 0.05 сек
имеем Вт . 0.165 Дж/0.05 сек = 3,3 Вт
в минуту совершается два перемещения груза , соответственно в час 120 перемещений.
или в час необходимо потратить 396 ватт .
Есть ли ошибки ? как посчитать сколько нужно ватт (именно посчитать а не тупо привинтить мотор с редуктором на 3 киловатта)
Для подъема груза вверх потребуется 0.165 Дж. При опускании этого груза вниз выделится такая же энергия.
При перемещении груза по горизонтали энергия не тратится и не выделяется, т.е. равна 0.
Теперь по режиму. Если требуются однократные рывки груза в произвольное время, то лучше фиксировать его в крайних точках механически (собачками) или электромагнитами, а в нужные моменты включать и выключать электромагниты. Но лучше собачками с электромагнитной фиксацией на два устойчивых положения, чтобы в покое энергия не тратилась на нагрев обмоток. Если учесть потери на трение, то потребуется компенсация в виде небольшого дополнительного усилия в момент перемещения груза, чтобы "дотянуть" до срабатывания собачки. Груз надо укрепить на пружине. До середины пути он будет ускоряться, после середины замедляться. Полагаю, если в крайних точках поставить электромагниты, то энергии притяжения к полюсу будет вполне достаточно для компенсации.
Если нужен колебательный режим, то все упрощается. Груз подвешивается на пружине и вводится в резонанс любым способом - механическим на эксцентрике, посаженном на вал редуктора, либо электромагнитом с помощью коммутации с нужной частотой. В установившемся режиме колебаний подводимая мощность будет очень мала, навскидку 0.1Вт будет достаточно. Желательно предусмотреть ограничение амплитуды колебаний - тут масса вариантов, от использования токов Фуко, наводимых магнитом в медной пластинке, до системы автоматического поддержания амплитуды.
Это всё если система не нагружена. А если нагружена, разумеется, привод должен покрывать суммарную мощность полезной работы плюс потери. Всё вышесказанное тогда будет относиться к наиболее экономичному режиму.
PS. Ага, прочитал внимательнее - рывок происходит за 0.05с, но редко. Похоже на привод манипулятора. В промышленных роботах применяются электронные приводы с рекуперацией энергии в общую сеть, на этапе торможения привода. Т.к. рекуперировать в сеть переменного тока слишком сложно, накладно и КПД невысок, то на линиях с большим количеством манипуляторов применяется объединение шин питания приводов по постоянному напряжению. Тогда нагрузка на шину питания выравнивается, т.е. пока один привод тормозится, второй разгоняется и энергия торможения затрачивается на разгон другого манипулятора. В случае одного привода подключается тормозной резистор, на случай, если выделяемая при торможении энергия слишком велика, а конденсатор фильтра уже заряжен до предела и дальнейший заряд приведет к его взрыву.
Если требования с системе питания не слишком жесткие, то можно смириться с тем, что на этапе разгона напряжение конденсатора уменьшится, а на этапе торможения увеличится почти до первоначального значения (если привод не совершает дополнительной работы).
Да, еще Циолковский предлагал в лапы шагающих луноходов ставить пружины, чтобы не тратить энергию на перемещение одной ноги на заданное расстояние.
PS/2. Да, задача, конечно, решена неправильно. 3.3Вт - это не количество энергии, а мощность для случая равномерного движения с усилием в 5.5 ньютон со скоростью 0.6м/с. Количество энергии меряется в Джоулях. Чтобы посчитать энергию на одно перемещение, нужно будет учесть все, что я написал выше. Можно посчитать энергию на разгон груза до середины пути - вроде бы получится раз в 10 больше. А тормозится система пассивным тормозом. Затем это количество энергии надо отнести ко времени - это и будет необходимая средняя мощность движка. Примерно, 16 Дж на один рывок, 120 рывков в час = 1920 дж/час = 1920 дж / 3600 с = 0.53 Вт.
PS/3. Чтобы уложиться в 0.05с, нужно будет разогнать груз до скорости большей, чем 0.6м/с, реально примерно до 3 м/с, иначе не успеет. Считаем чистую энергию на разгон: m*v*v/2 = 0.55 * 3 * 3 / 2 = 2.475 Дж. Разгоняется, допустим, пятую часть времени - 0.01с. Пиковая мощность, затрачиваемая во время разгона, составит 2.475 Дж / 0.01 с = 247.5 Вт. Остальную часть цикла (30 секунд) система курит. Поэтому средняя мощность цикла составит 247.5 / 30 * 0.01 = 0.0825 Вт. Моторчик для детской игрушки. При условии, что все остальное время этот моторчик крутит маховик весом килограммов в 50
. Если маховика нет, то мощность двигателя понадобится около 75-100 Вт, если он допускает трехкратную кратковременную перегрузку.
Надеюсь, моя бесоница помогла тебе лучше, чем один смайлик от Базарова
_________________
И мню аз яко то имать быть, что сам себе всяк может учить.
- Правка 24.04.11(07:22) -
Eduard rapidograf Пост:
304004 От 24.Apr.2011 (00:20)
Прошу проверить простенький школьный расчет.
1 дж = 1н * 1м ; 1 Вт= 1дж/1 сек
для перемещения груза массой 5.5 ньютона на расстояние 0.03 метра необходимо
5.5*0.03=0,165 дж
перемещение груза на заданное расстояние происходит за 0.05 сек
имеем Вт . 0.165 Дж/0.05 сек = 3,3 Вт
в минуту совершается два перемещения груза , соответственно в час 120 перемещений.
или в час необходимо потратить 396 ватт .
Есть ли ошибки ? как посчитать сколько нужно ватт (именно посчитать а не тупо привинтить мотор с редуктором на 3 киловатта)
Задача решена не правильно. Проблема данного решения заключается в том, что груз при перемещении сперва имеет скорость 0, в середине пути ненулевую скорость и в конце пути снова скорость 0. При движении с ускорением баланс энергий уже получается другим (в реальной механической системе). Нас на подобных, якобы простых задачах, ловили в институте и ставили двойки...
- Правка 24.04.11(06:38) -
psih
спасибо за комменты. саму кинематику движения (ускорение-торможение) я не рассматривал в принципе так как мне нужен был только приблизительный расчет.
У Вас нет прав отвечать в этой теме.
....
