Константинов К.В. Хрестоматия по электроприводу - файл n1.doc

Константинов К.В. Хрестоматия по электроприводу
скачать (3153.4 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5705kb.13.11.2008 21:53скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный
университет путей сообщения»
Кафедра «Электротехника, электроника
и электромеханика»
ЭЛЕКТРОПРИВОД
Учебное пособие
Составитель К.В. Константинов


Хабаровск

Издательство ДВГУПС

2008

УДК 62-83 (075.8)

ББК З 291.873

Э
Рецензенты:
Кафедра «Электропривод и автоматизация процессов управления»
Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета
(заведующий кафедрой доктор технических наук, профессор
В.А. Соловьев)
Руководитель центра обучения ЗАО «Schneider Electric»,
кандидат технических наук, доцент
В.Н. Хохловский
Составитель
К.В. Константинов

Э 650


Электропривод : учеб. пособие / сост. К.В. Константинов. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 86 с. : ил.


Учебное пособие соответствует ГОС ВПО направления подготовки дипломированных специалистов 190200 «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» специальности 1902005 «Подъёмно-транспортное строительные дорожные машины и оборудование»

Рассматриваются основы механики электропривода, режимы работы электрических машин, правила выбора элементов электрических схем электропривода; приведены описания типовых схем систем управления электроприводами.

Предназначено для студентов дневной и заочной формы обучения Института тяги и подвижного состава при изучении дисциплины «Электропривод». Может быть полезно студентам, изучающим курсы «Электрические машины и электропривод», «Теория электропривода» и при выполнении курсового и дипломного проектирования.
УДК 62-83 (075.8)

ББК З 291.873


© ГОУ ВПО «Дальневосточный государственный

университет путей сообщения» (ДВГУПС), 2008

оглавление

Э 650 2

Введение 5

1. Место электропривода в технике,
структура электропривода, назначение
и функции электропривода 6

1.1. Структура электропривода 9

Контрольные вопросы 12

2. ПРИВЕДЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКОЙ
НАГРУЗКИ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ 13

2.1. Определение момента инерции 15

Контрольные вопросы 18

3. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 18

3.1. Нагрузки электроприводов, механические
характеристики производственных механизмов 20

Контрольные вопросы 22

4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 22

4.1. Двигатель постоянного тока независимого
и параллельного возбуждения 22

4.2. Механические и электромеханические
характеристики двигателя постоянного тока
последовательного возбуждения 28

4.3. Механические характеристики асинхронных машин 29

Контрольные вопросы 35

5. Расчёт динамических свойств электропривода 36

5.1. Определение скорости вращения
в установившимся режиме 36

5.2. Расчёт времени ускорения электропривода 38

Контрольные вопросы 43

6. Режимы работы электродвигателей 43

6.1. Выбор мощности электрооборудования
с использованием метода эквивалентных величин 47

Контрольные вопросы 51

7. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ СХЕМЫ
И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 51

7.1. Выбор проводов и кабелей 51

7.1.1. Выбор сечений проводов и кабелей по нагреву 52

7.1.2. Выбор сечений проводов и кабелей по потере напряжения 54

7.2. Выбор защитной и пускорегулирующей аппаратуры 56

7.3. Выбор коммутационной аппаратуры 57

Контрольные вопросы 61

8. РЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНЫЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ 62

8.1. Системы управления машинами постоянного тока 64

8.2. Системы управления асинхронными
электродвигателями 67

8.3. Использование программируемых
микроконтроллеров для построения систем
управления электроприводами 72

Контрольные вопросы 76

Заключение 77

Приложение 1 79

Пример расчёта механической характеристики
асинхронной машины и времени ускорения привода
(листинг для среды MathCad) 79

Приложение 2 82

УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 82

Рекомендуемый
библиографический список 83

Указатель цитируемой
и использованной литературы 84

Алфавитно-предметный указатель 86



Введение


Задача данной дисциплины – дать студентам общее представление об автоматизированном электроприводе, его месте и роли в современном машинном производстве, необходимые сведения о составе автоматизированных электроприводов, принципах построения и физических основах их работы, об основных системах электропривода, используемых в настоящее время, научить студента решать относительно простые технические задачи, связанные с выбором, проектированием и использованием электроприводов в различных областях техники.

В настоящем учебном пособии излагаются основы электромеханического преобразования энергии, механики рабочих машин, физические процессы, свойства и характеристики электроприводов с двигателями постоянного и переменного тока, принципы управления электроприводами, общие подходы к выбору и проектированию электроприводов, а также даются сведения об элементной базе современных электроприводов и о наиболее распространенных системах автоматизированного электропривода.

Более углубленно вопросы теории и технической реализации современных электроприводов рассматриваются при изучении специальных дисциплин [1].

Улучшению содержания учебного пособия способствовали замечания, сделанные при просмотре и рецензировании рукописи профессором В.А Соловьёвым, доцентом В.Н. Хохловским, которым автор выражает свою искреннюю признательность и благодарность.


«Одна из основных целей теоретического исследования в любой области знаний состоит в том, чтобы найти такую точку зрения, с которой объект представляется в своей предельной простоте»

Дж. У. Гиббс
Великий Будда пребывает с одинаковым удобством как в микросхемах компьютера или шестерёнках мотоцикла, так и на вершинах гор. Мыслить иначе значит умалять величие Будды, т.е. унижать себя.
Роберт М. Пирсинг

1. Место электропривода в технике,
структура электропривода, назначение
и функции электропривода


Рекомендуемая литература: [9, 12].
Электропривод – система устройств и машин, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую энергию или обратно1.

С

Рис. 1.1 Горный экскаватор типа механической лопаты: 1 – ковш; 2 – рукоять;
3 – стрела; 4 – платформа
очетание двух функций электропривода: преобразование электрической энергии в механическую и управление параметрами механической энергии (мощность, усилие, крутящий момент, скорость, ускорение, путь и угол перемещения) с целью рационального выполнения технологического процесса, выполняемого рабочей машиной, определяет назначение и роль электропривода в машинном производстве.

Регулирование скорости рабочих органов машины является непременным усло­вием работы многих рабочих машин и механизмов. Рассмотрим в этой связи работу электропривода меха­низмов горного экскаватора типа механической лопаты (рис. 1.1)2.

Рабочим органом экскаватора является ковш 1, размещенный на конце рукояти 2, которая шарнирно закреплена на стреле 3. Разрушение породы и наполнение ковша производится при поступательном движении рукояти с помощью механизма напора и одновременном движе­нии ковша вверх, осуществляемым механизмом подъема. После наполнения ковша и подъема его на требуемую высоту включа­ется механизм поворота, который вращает платформу 4 экскава­тора с тем, чтобы подвести поднятый ковш экскаватора к месту выгрузки. После этого ковш возвращается к забою, и цикл экска­вации повторяется снова.

Структурная схема электромеханического комплекса экска­ватора представлена на рис. 1.23.

Рис. 1.2. Структура электромеханического комплекса
горного экскаватора
Электропитание экскаватора как подвижной машины, осуществляется при напряжении 6 кВ (либо 10 кВ) по гибкому кабелю. Кабель подсоединяется к переключательному пункту. Для подачи электроэнергии на борт экскаватора служит кольцевой токоприемник. Для коммутации и защиты высоко­вольтных цепей служит высоковольтное распределительное уст­ройство (РУ), от которого питается синхронный двигатель элек­трома­шин­ного преобразовательного агрегата.

Электропривод основных движений экскаватора: подъема, напора ковша, поворота и передвижения, – осуществляется двига­телями постоянного тока, которые получают питание от индиви­дуальных генераторов постоянного тока. Для управления элек­троприводами служат устройства управления и пульт-кресло ма­шиниста Механическая часть электроприводов экскаватора включает в себя редукторы, барабанно-канатную передачу, зуб­чатую рейку привода напора и другие элементы. Общая схема управления, объединяющая электромеханические системы от­дельных механизмов экскаватора, строится из условий обеспече­ния наилучших условий ведения процесса экскавации. Главным условием является обеспечение высокой динамичности работы электроприводов. Цикл экскавации для обеспечения его высокой производительности составляет всего 20…30 секунд. Экскаватор с ковшом ёмкостью 5…20 м3 имеет общую массу в несколько сотен тонн; велика масса ковша и других подвижных элементов маши­ны. В то же время движение ковша экскаватора должно точно соответствовать движению рукоятей управления, производимых машинистом. Во избежание поломки механических частей долж­но контролироваться усилие на ковше при разрушении породы. Быстродействующее управление скоростью требует преодоления механической инерции элементов экскаватора, что вызывает не­обходимость применения достаточно сложных автоматических систем управления электроприводами.

Еще один пример приведем из области транспортной техни­ки. Все боль­шее распростра­нение, особенно в США и Японии, получают электромоби­ли. Фирмой General Motors и Toyota созданы легковые электромоби­ли, по своим эксплуатационным характеристикам не уступающие традиционным автомобилям. Ос­новное достоинство электромо­билей – экологическая безопас­ность – обеспечит их широкое использование в ближайшие десятилетия. Существуют две схемы электромобилей: гибрид­ная и с зарядными устройствами. В обеих схемах колеса автомобиля приводятся во вращение элек­тродвигателями. В гибридных схемах источником энергии слу­жит двигатель внутреннего сгорания, работающий в постоянном режиме, оптимальном с точки зрения расхода топлива и миними­зации токсичности выхлопных газов. Двигатель внутреннего сго­рания приводит во вращение электрический генератор, осущест­вляющий подзарядку буферных аккумуляторных батарей. При­водные электродвигатели переменного тока получают питание от аккумуляторных батарей через полупроводниковый преобразова­тель частоты.

В схеме электромобилей с зарядными устройствами дизель-генера­тор­ная установка отсутствует, и приводные электродвига­тели получают питание от аккумуляторных батарей, которые пе­риодически заряжаются.

В состав электропривода входят электрические двигатели ко­лес, источник электропитания, преобразователь частоты и систе­ма управления, обеспечивающая регулирование скорости элек­тромобиля и электрическое рекуперативное торможение с воз­вратом энергии на подзарядку аккумуляторов.

Приведенные примеры, а их число может быть многократно увеличено, показывают, что электрический привод является од­ним из основных узлов каждой производственной машины или технологического комплекса.

Основными достоинствами электропривода являются [4]:

 простота устройства, электродвигатель состоит из двух основных сборочных единиц – ротора и статора;

 надёжность особенно при эксплуатации в тяжёлых климатических условиях (современные электродвигатели способны работать при температуре окружающей среды от –70 до +150 оС;

 универсальность – широкий диапазон номинальных частот вращения и скоростей перемещений, работа как в режиме движения, так и торможения;

 возможность питания от сети переменного тока либо питание внешних потребителей от систем электропривода;

 высокий КПД – 70–80 % (при работе от сети);

Основными недостатками электропривода являются:

 значительный вес устройств, удельный вес электроприводов средней мощности (10–100 кВт) составляет примерно 0,3–0,5 кВт/кг;

 высокая стоимость электротехнических материалов для создания привода, на настоящее время удельная стоимость комплектных регулируемых электроприводов составляет 2–5 тыс. руб./кВт;

 для автономных машин и механизмов – необходимость дополнительного устройства (электрогенератора).

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации