Электрический привод

КУРС ЛЕКЦИЙ

Специальности: 140211.65

140601.65, 140602.65

190205.65

Направление подготовки: 140400.62

Профиль подготовки: 140400.62.2, 140400.62.3

Преподаватель кафедры АТПП к.т.н.,доцент Иванов В.В.

Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел первый. ВВЕДЕНИЕ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Определение понятия “электропривод” ……………………………………..4

1.2. Функции электропривода и задачи курса ……………………………………7

Раздел второй.. ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

2.1. Уравнение движения …………………………………………………………10

2.2. Приведение моментов и моментов инерции ……………………………… 11

2.3. Механические характеристики …………………………………………….. 13

2.4. Регулирование координат электропривода …………………………………17

Раздел третий.. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Основные уравнения …………………………………………………………22

3.2. Характеристики и режимы при независимом возбуждении, U = const ….25

3.3. Характеристики и режимы при независимом возбуждении, I = const ….. 28

3.4. Характеристики и режимы при последовательном возбуждении ………...30

3.5. Номинальный режим. Допустимые значения координат ………………….36

3.6. Регулирование координат в разомкнутых структурах …………………..…41

3.7. Регулирование координат в замкнутых структурах ………………………..55

3.8. Технические реализации. Применения ……………………………………...61

Раздел четвертый.. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

4.1. Простые модели асинхронного электропривода ………………………...…66

4.2. Механические характеристики. Режимы работы………………..................72

4.3. Номинальный режим ………………………………………………………....78

4.4. Двигатель с короткозамкнутым ротором - регулирование координат ……80

4.5. Двигатель с фазным ротором - регулирование координат ……………..….85

4.6. Синхронный двигатель. Другие виды электроприводов ……………….... 92

4.7. Технические реализации. Применения ………………………………….…97

Раздел пятый.. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ

5.1. Общие сведения ………………………………………………………..……111

5.2. Переходные процессы при L = 0 и быстрых изменениях воздействующего фактора ……………………………………………………………………………113

5.3. Переходные процессы при L = 0 и “медленных” изменениях воздействующего фактора ………………………………………………………125

5.4. Переходные процессы при L = 0 ………………………………………..…139

5.5. Переходные процессы в системах ……………………………………...… 138

Раздел шестой. ЭНЕРГЕТИКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

6.1. Общие сведения ……………………………………………………….……154

6.2. Способы оценки энергетической эффективности ………………………..156

6.3. Потери в установившихся режимах …………...………………………..…158

6.4. Потери в переходных режимах …………………………………………….161

6.5. Энергосбережение средствами электропривода ………………………….165

Раздел седьмой.. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

7.1. Общие сведения ……………………………………………………….……167

7.2. Нагрузочные диаграммы механизма и выбор двигателя…………....…....171

7.3. Тепловая модель двигателя. Стандартные режимы………………………177

7.4. Проверка двигателей по нагреву в продолжительном режиме ……….....181

7.5. Проверка двигателей по нагреву в повторно-кратковременном режиме..186

Литература....…………………………………………………………………...190

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ

Введение, общие сведения

1.1. Определение понятия “электропривод”

Электропривод - это управляемая электромеханическая система. Её назначение - преобразовывать электрическую энергию в механическую и обратно и управлять этим процессом.

Электропривод имеет два канала - силовой и информационный (рис.1.1). По первому транспортируется преобразуемая энергия (широкие стрелки на рис. 1.1), по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей (тонкие стрелки на рис. 1.1).

Рис. 1.1. Общая структура электропривода

Силовой канал в свою очередь состоит из двух частей - электрической и механической и обязательно содержит связующее звено- электромеханический преобразователь.

В электрическую часть силового канала входят устройства ЭП, передающие электрическую энергию от источника питания (шин промышленной электрической сети, автономного электрического генератора, аккумуляторной батареи и т.п.) к электромеханическому преобразователю ЭМП и обратно и осуществляющие, если это нужно, преобразование электрической энергии.

Механическая часть состоит из подвижного органа электромеханического преобразователя, механических передач и исполнительного органа установки, в котором полезно реализуется механическая энергия.

Электропривод взаимодействует с системой электроснабжения или источником электрической энергии, с одной стороны, с технологической установкой или машиной, с другой стороны, и наконец, через информационный преобразователь ИП с информационной системой более высокого уровня, часто с человеком - оператором, с третьей стороны (рис. 1.1).

Можно считать, что электропривод как подсистема входит в указанные системы, являясь их частью. Действительно, специалиста по электроснабжению электропривод обычно интересует как потребитель электроэнергии, технолога или конструктора машин - как источник механической энергии, инженера, разрабатывающего или эксплуатирующего АСУ, - как развитый интерфейс, связывающий его систему с технологическим процессом или системой электроснабжения.

Практически все процессы, связанные с механической энергией, движением, осуществляются электроприводом. Исключение составляют лишь автономные транспортные средства (автомобили, самолеты, некоторые виды подвижного состава, судов), использующие неэлектрические двигатели. В относительно небольшом числе промышленных установок используется гидропривод, еще реже - пневмопривод.

Столь широкое, практически повсеместное распространение электропривода обусловлено особенностями электрической энергии - возможностью передвигать ее на любые расстояния, постоянной готовностью к использованию, легкостью превращения в любые другие виды энергии.

Сегодня в приборных системах используются электроприводы, мощность которых составляет единицы микроватт; мощность электропривода компрессора на перекачивающей газ станции - десятки мегаватт, т.е. диапазон современных электроприводов по мощности превышает 10¹². Такого же порядка и диапазон по частоте вращения: в установке, где вытягиваются кристаллы полупроводников, вал двигателя должен делать 1 оборот в несколько десятков часов при очень жестких требованиях к равномерности движения; частота вращения шлифовального круга в современном хорошем станке может достигать 150000 об/мин.

Но особенно широк - безгранично широк - диапазон применений современного электропривода: от искусственного сердца до шагающего экскаватора, от вентилятора до антенны радиотелескопа, от стиральной машины до гибкой производственной системы. Именно эта особенность - теснейшее взаимодействие с технологической сферой - оказывала и оказывает на электропривод мощное стимулирующее влияние. Непрерывно растущие требования со стороны технологических установок определяют развитие электропривода, совершенствование его элементарной базы, его методологии. В свою очередь, развивающийся электропривод положительно влияет на технологическую сферу, обеспечивает новые, недоступные ранее возможности.

С энергетической точки зрения электропривод - главный потребитель электрической энергии: сегодня в развитых странах он потребляет более 60% всей производимой электроэнергии. В условиях дефицита энергетических ресурсов это делает особенно острой проблему энергосбережения в электроприводе и средствами электропривода.

Специалисты считают, что сегодня сэкономить единицу энергетических ресурсов, например 1т условного топлива, вдвое дешевле, чем ее добыть. Нетрудно видеть. что в перспективе это соотношение будет изменяться: добывать топливо становится всё труднее, а запасы его всё убывают.

Дата добавления: 2014-01-05