ТЕМА 1 МЕХАНІКА ЕЛЕКТРОПРИВОДУ



Міністерство освіти і науки України

Запорізький електротехнічний коледж

 

 

ЗАТВЕРДЖЕНО

Протокол засідання

ПЦК 5.090609

від _____________ № ____

Голова ПЦК

 

 

ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Курс лекцій

 

 

5.090609.27.10.01 КЛ

 

 

Викладач                                                                          

 

2015


 


ЗМІСТ

Перелік скорочень                                                                                                                        4

Вступ                                                                                                                                             5

Тема 1 Механіка електроприводу                                                                             7

Лекція 1 Статичні та динамічні моменти в електроприводі.

Приведення їх до однієї осі обертання                                                                                       7

Лекція 2 Рівняння руху електроприводу                                                                                   10

Тема 2 Електромеханічні властивості машин постійного струму                      13

Лекція 3 Схеми вмикання та основні режими роботи двигунів у системі електропривода 13

Лекція 4 Механічні та електромеханічні характеристики двигуна

незалежного збудження в гальмівних режимах                                                                        20

Лекція 5 Механічні та електромеханічні характеристики двигунів

послідовного та змішаного збудження у руховому режимі                                                     23

Тема 3 Електромеханічні властивості двигунів змінного струму                      27

Лекція 6 Схеми вмикання, основні поняття та співвідношення для асинхронних двигунів 27

Лекція 7 Механічні характеристики асинхронних двигунів у гальмівних режимах           35

Тема 4 Регулювання швидкості електроприводів                                                 41

Лекція 8 Загальні поняття про регулювання швидкості                                                          41

Лекція 9 Регулювання швидкості електроприводів змінного струму                                    57

Лекція 10 Синхронне обертання електроприводів                                                                                 65

Тема 5 Розрахунок пускових, гальмівних і регулювальних опорів                   66

Лекція 11 Розрахунок пускових, регулювальних і гальмівних опорів

до двигунів постійного струму                                                                                                   66

Лекція 12 Розрахунок пускових, регулювальних і гальмівних

опорів у роторному колі асинхронного двигуна                                                                      68

Тема 6 Перехідні процеси в електроприводах                                                        71

Лекція 13 Механічні перехідні процеси при лінійних характеристиках

двигуна і механізму. Електромеханічна стала часу                                                                  71

Тема 7 Енергетика електроприводу                                                                         75

Лекція 14 Енергетичні показники роботи електроприводу                                                                  75

Тема 8 Вибір двигунів                                                                                                 79

Лекція 15 Нагрів та охолодження двигунів                                                                              79

Тема 9 Електромеханічні апарати і пристрої керування електроприводом    92

Лекція 16 Вимикачі, запобіжники, контактори і реле постійного та змінного струму        92

Лекція 17 Командні апарати та датчики                                                                                    98

Тема 10 Релейно-контакторне керування електроприводом                              106

Лекція 18 Загальні положення про керування електроприводами                                         106

Лекція 19 Захист у схемах керування електроприводами                                                       120

Лекція 20 Типові реверсивні та нереверсивні схеми керування двигунами                         125

Тема 11 Безконтактні апарати та пристрої керування електроприводом        132

Лекція 21 Логічні елементи, які використовуються для керування електроприводом        132

Лекція 22 Тиристорні перемикачі змінного струму. Комплектні тиристорні пристрої

керування. Вузли схем і схеми з використанням тиристорних перемикачів та

комплектних тиристорних пристроїв керування                                                                135

Тема 12 Безконтактне керування електроприводом                                            139

Лекція 23 Принцип безконтактного керування. Складання схем на елементах логіки       139

Лекція 24 Використання мікропроцесорів для керування електроприводом                                      143

         Тема 13 Системи та схеми замкненого (безперервно діючого) керування

електроприводом                                                                                                                        149

Лекція 25 Принципи побудови замкнених систем керування електроприводом                149

Лекція 26 Елементи і пристрої автоматичного керування електроприводами

в замкнених системах                                                                                                                  151

Лекція 27 Системи автоматичного регулювання швидкості та моменту зі зворотними

зв’язками за швидкістю, напругою, струмом, з підлеглим регулюванням параметрів        155

Лекція 28 Схеми замкненого керування електроприводом постійного та змінного струму 160

Лекція 29 Комплектні регульовані електроприводи постійного та змінного струму

загального та спеціального призначення для верстатобудування, металургії, маніпуляторів 170

Тема 14 Слідкувальне та програмне керування електроприводом                   174

Лекція 30 Призначення та структурна схема слідкувального електроприводу                    174

Лекція 31 Схеми програмного керування                                                                                 179

Лекція 32 Принцип і схеми числового програмного керування                                            182

Лекція 33 Програмне керування з використанням крокових двигунів                                 187

Тема 15 Надійність електроприводів                                                                  189

Лекція 34 Загальні поняття. Показники надійності                                                                  189

Лекція 35 Розрахунок надійності елементів і систем керування електроприводом.

Забезпечення надійності резервуванням                                                                                   191

 

Список літератури                                                                                                                        199

 

 

Перелік скорочень


АД – асинхронний двигун;

АЛП – арифметико-логічний пристрій;

АСКЕП – автоматична система керування електроприводом;

АЦП – аналого-цифровий перетворювач;

БЗШ – блок завдання швидкості;

БКВ – блок керування випрямлячем;

БКІ – блок керування інвертором;

ВГЗЗ – вузол гнучкого зворотного зв’язку;

ВІС – великі інтегральні мікросхеми;

ВО – виконавчий орган;

ВОШ – вузол обмеження швидкості;

ВСО – вузол струмообмеження;

Г-Д – генератор – двигун;

Д – датчик;

ДЖ – джерело живлення;

ДжС – джерело струму;

ДН – датчик напруги;

ДПС – двигун постійного струму;

ДС – датчик струму;

ЕД – електродвигун;

ЕЧД – електрична частина двигуна;

ЕМК – електромагнітна муфта ковзання;

ЕМП-Д – електромашинний підсилювач – двигун;

ЕП – електропривод;

ЕПС – елемент порівняння сигналів;

ЕОМ – електронно-обчислювальна машина;

ЕРС – електрорушійна сила;

ЗЗП – зовнішній запам'ятовуючий пристрій;

ЗІ – задавач інтенсивності;

ЗП – запам'ятовуючий пристрій;

ЗШ – загальна шина;

ІН – інвертор напруги;

ІП – інтерфейсний пристрій;

К – напівпровідниковий комутатор;

КВ – керований випрямляч;

КВ-Д – керований випрямляч – двигун;

КД – кроковий двигун;

КК – контактне кільце;

КЕП – комплектний електропривод;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

КОП – код операції;

КП – керований перетворювач;

ЛК – лічильник команд;

ЛП – логічний процесор;

МП – магнітний підсилювач;

МП-Д – магнітний підсилювач – двигун;

МПП – механічний передатний пристрій;

МПС – мікропроцесорна система;

МРС – магніторушійна сила;

МЧД – механічна частина двигуна;

НЗ – незалежне збудження;

ОЗ – обмотка збудження;

ОЗГ – обмотка збудження генератора;

ОЗМ – обмотка збудження двигуна;

ОЗП – оперативний запам'ятовуючий пристрій;

ОК – обмотка керування

ОП – оперативний підсилювач;

ОС – обмотка сельсину;

П – підсилювач;

ПВВ – пристрій вводу-виводу;

ПЗП – постійний запам'ятовуючий пристрій;

ПК – пристрій керування;

ПН – програмоносій;

ПО – підсилювач – обмежник;

ПП – передатний пристрій;

ППС – підсилювач постійного струму;

Пр – перетворювач;

ПС – пристрій сполучення;

ПЧ-Д – перетворювач частоти – двигун;

РЗП – реєстровий запам'ятовуючий пристрій;

РК – реєстр команд;

РН – регулятор напруги;

РО – робочий орган;

РОФ – реле обриву фази;

РП – регулятор положення;

РС – регулятор струму;

РШ – регулятор швидкості;

СД – синхронний двигун;

СКВ – схема керування випрямлячем;

СКІ – схема керування інвертором;

СКК – схема керування комутатором;

СІФК – система імпульсно-фазового керування;

СКЕП – система керування електроприводом;

СЧЕП – силова частина електропривода;

СН – стабілізатор напруги;

СПК – система програмного керування;

ТВ – тривалість вмикання;

ТГ – тахогенератор;

ТП – тиристорний перетворювач;

ТП-Д – тиристорний перетворювач – двигун;

ТРН – тиристорний регулятор напруги;

Ф – фільтр;

ФЧП – фазочутливий підсилювач;

ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач;

ЧПК – числове програмне керування;

ША – шина адрес;

ШД – шина даних;

ШІМ – широтно-імпульсний модулятор;

ШК – шина керування;


Вступ

Енергетичну основу виробництва складає електричний привод, технічний рівень якого визначає ефективність функціонування технологічного устаткування. Розвиток електричного привода йде по шляху підвищення економічності та надійності за рахунок подальшого удосконалювання двигунів, апаратів, перетворювачів, аналогових і цифрових засобів керування. Прогресивним явищем у цьому процесі є застосування мікропроцесорів і мікроЕОМ, які дозволяють істотно розширити функціональні можливості автоматизованого електропривода і поліпшити його технічні та економічні характеристики.

Розширення й ускладнення функцій, які виконуються електроприводом, застосування в ньому нових засобів керування вимагають високого рівня підготовки фахівців, зайнятих його проектуванням, монтажем, налагодженням і експлуатацією. Вони повинні добре знати призначення й елементну базу окремих вузлів електропривода, їх властивості та характеристики, вміти розбиратися в схемах керування електропривода, визначати його економічні показники і вибирати його елементи.

Сучасне промислове і сільськогосподарське виробництво характеризується великим різноманіттям технологічних процесів. Для їх здійснення людиною створені тисячі найрізноманітніших машин і механізмів.

Наприклад, обробка матеріалів і виробів здійснюється на верстатах, прокатних станах, пресах, виконавчими органами яких є шпинделі, механізми подачі, супорти, валки, натискні гвинти, штампи тощо. Переміщення жорстких матеріалів, виробів, газів і рідин виконується з використанням конвеєрів, підйомних кранів, ліфтів, ескалаторів, насосів, вентиляторів, компресорів тощо.

Відзначимо, що подібні та багато інших машин і механізмів використовуються в міському комунальному господарстві, медичній техніці, побуті, зв'язку, будівництві, на транспорті тощо.

Робоча машина (або виробничий механізм) складається з безлічі взаємозалежних деталей і вузлів, один із яких безпосередньо виконує заданий технологічний процес або операцію, і тому називається виконавчим органом (ВО).

Характерним для багатьох робочих машин є наявність не одного, а двох чи навіть декількох взаємодіючих, виконавчих органів. Наприклад, для обробки деталі на токарному верстаті вона приводиться в обертання навколо своєї осі, а різець при цьому переміщується вздовж деталі та знімає з неї шар металу (стружку). Обертання деталі здійснює шпиндель верстата (перший виконавчий орган), а механізм подачі верстата (другий виконавчий орган) поступально переміщує різець.

Здійснюючи механічний рух, виконавчий орган виконує задану технологічну операцію – обертає деталь, переміщує інструмент.

Швидкості обертання деталі та переміщення різця відносно деталі повинні регулюватися в залежності від властивостей її матеріалу, виду обробки, стійкості різця та ряду інших умов.

Регулювання швидкості руху вимагають і багато інших виконавчих органів – валки прокатних станів, кабіни ліфтів і підйомників, стрічки конвеєрів тощо. Крім того, іноді виникає необхідність змінювати напрямок (реверсувати) рух виконавчого органа.

Виконавчий орган у процесі руху переборює опір руху, який зумовлений силами тертя або тяжіння землі, зусиллями пружної та пластичної деформації матеріалів або їх поєднанням. У розглянутому прикладі ця сила опору визначається процесом зняття стружки і називається зусиллям різання.

Отже, для виконання технологічної операції виконавчий орган робочої машини повинен здійснювати механічний рух з необхідною (регульованою) швидкістю та переборювати при цьому силу опору.

Як відомо з курсу фізики, добуток швидкості, сили та часу визначає механічну енергію. Для здійснення виконавчим органом технологічної операції до нього повинна бути підведена визначена механічна енергія від пристрою, який у відповідності зі своїм призначенням одержав назву привода.

Привод виробляє механічну енергію, перетворюючи її з інших видів енергії. У залежності від виду використовуваної енергії розрізняють гідравлічний, пневматичний, тепловий і електричний приводи. У сучасному промисловому виробництві, комунальному господарстві та в інших галузях найбільше застосування має електричний привод (ЕП), який споживає більше 60 % електроенергії, яка вироблюється в Україні.

Таке широке застосування ЕП пояснюється цілим рядом його переваг у порівнянні з іншими видами приводів: використання електричної енергії, розподілення та перетворення якої в інші види енергії, у тому числі у механічну, найбільш економічно; великий діапазон потужності та швидкості руху; різноманітність конструктивних виконань, що дозволяє раціонально зчленовувати його з виконавчим органом і робочою машиною і використовувати для роботи в найрізноманітніших середовищах – у воді, у середовищі агресивних рідин і газів, в умовах космічного простору і т.д.; простота автоматизації технологічних процесів; високий ККД і екологічна чистота.

Можливості сучасного ЕП продовжують постійно розширюватися за рахунок використання досягнень у суміжних областях науки та техніки – електромашинобудуванні й електроапаратобудуванні, електроніці й обчислювальній техніці, автоматиці й електротехніці.

ТЕМА 1 МЕХАНІКА ЕЛЕКТРОПРИВОДУ


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 829;