Состав и назначение систем автоматизированного электропривода. Уравнение движения электропривода

ЭЛЕКТРОПРИВОД

Конспект лекций

для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика

Алматы 2009

СОСТАВИТЕЛИ: М.А.Мустафин, Н.К.Алмуратова. Электропривод. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика.- Алматы: АИЭС, 2007.–59с.

Конспект лекций по курсу «Электропривод» разработан в соответствии с рабочей учебной программой для бакалавров специальности 050718 – Электроэнергетика. Рассмотрены статические характеристики электроприводов постоянного и переменного тока, способы их регулирования, выбора мощности, переходные процессы в электроприводах.

Цель: изучить основные механические и кинематические схемы электроприводов. Составление расчетных механических схем, приведение движущихся масс, жесткостей связей и нагрузок к расчетной скорости.

Электромеханическое устройство для преобразования электрической энергии в механическую и управления преобразуемой энергией называется электроприводом.

На рисунке 1.1 представлена полная функциональная схема автоматизированного электропривода производственного механизма. Система управления СУ привода, включающая в себя силовую (ССУ) и информационную (ИСУ) систему управления, которые получают питание от сети с параметрами U_c,I_c,f_c и преобразует их для питания двигателя ЭД в соответствии с режимом работы последнего. Передаточный механизм ПМ служит для преобразования механических параметров на валу ЭД – момента М_В и частоты вращения ω_В и передачи их исполнительному механизму ИМ.

В замкнутых системах АЭП сигнал управления формируется при сравнении сигналов задающего устройства (ЗУ) и датчиков обратных связей (ДОС). В конкретных агрегатах могут отсутствовать отдельные элементы схемы.

Примером ПМ может служить редуктор для преобразования угловой частоты вращения (рисунок 1.2,а) в соответствии с передаточным числом i = ω_ВЫХ/ω_ВХ. ПМ может также служить для преобразования вращательного движения вала двигателя с частотой ω в возвратно – поступательное с линейной скоростью V (рисунок 1.2,b, c).

Уравнение движения электропривода. Рассмотрим простейшую механическую систему, состоящую из вращающейся части двигателя (ротора или статора - РД) и рабочего органа (РО) механизма, имеющего вращательное движение, присоединенного

непосредственно к валу двигателя.

В системе действуют два момента: момент, развиваемый двигателем М_Д, и момент статической нагрузки М_С, в который входят момент, создаваемый рабочим органом механизма, и моменты трения. Эти моменты характеризуются величиной и направлением действия.

Если М_Д и М_С действуют в направлении движения, их называют движущими, если их знаки противоположны знаку скорости, моменты называют тормозящими.

В соответствии с принципом Деламбера, совместное действие М_Д и М_С определит величину и знак динамического момента, определяющего ускорение системы. Таким образом, уравнение движения системы в общем случае имеет вид

. (1.1)

Проведем простейший анализ уравнения (1) для двигательного режима работы ЭП, когда

. (1.2)

При М_Д > М_С dω/dt > 0 и имеет место режим ускорения привода, при М_Д < М_С dω/dt < 0 и имеет место режим замедления привода, а при М_Д = М_С динамический момент и ускорение равны нулю. Первые два режима называют переходными, а последний – установившимся (стационарным).

Приведение моментов статической нагрузки и моментов инерции. Обычно между ЭД и РО находится одно или несколько передаточных устройств (ПУ). На рисунке 1.4 представлена кинематическая схема электропривода подъемного механизма, в котором в общем случае могут быть использованы i редукторов (ПУ₁ – ПУ_i) для снижения частоты вращения и барабан, преобразующий вращательное движение в возвратно – поступательное. Валы этих устройств соединены с помощью соединительных муфт СМ.

Все элементы схемы движутся с различными скоростями и ускорениями и имеют свои моменты инерции, что затрудняет составление и анализ уравнения движения всей системы. Поэтому на практике все моменты статической нагрузки и моменты инерции приводятся к какому – либо одному валу, обычно к валу двигателя и относительно этого вала решают уравнение движения. Таким образом, необходимо перейти от данной схемы к схеме на рисунке 1, где М_С и J – суммарные величины, приведенные к валу ЭД.

При приведении моментов статической нагрузки исходим из равенства мощности в реальной и приведенной схемах:

,

откуда

. (1.3)

При возвратно – поступательном движении

,

и

. (1.4)

Суммарный приведенный к валу двигателя момент сопротивления

При приведении моментов инерции исходим из равенства запасов кинетической энергии в реальной и приведенной схемах. При вращательном движении

(1.5)

При возвратно – поступательном движении

(1.6)

из (1), (2)

;,

где

;.

Суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции

(1.7)

Дата добавления: 2014-01-05