АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

 

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов заочного обучения направления

«Электроэнергетика и электротехника»

 

 

Электронное издание локального распространения

 

Саратов – 2018

 

Введение

     Курс «Автоматизированный электропривод» в подготовке инженера по специальности «Электроснабжение» занимает одно из ведущих мест. Роль этого курса определяется теми задачами, которые приходится решать инженеру в своей практической работе. Для успешного решения этих задач необходимо знание свойств автоматизированного электропривода в статических и динамических режимах. Знание особенностей работы электропривода позволяет оценить влияние режимов его работы на электрические характеристики системы электроснабжения предприятия, цехов и предусмотреть мероприятия по улучшению этих характеристик.

     Курс «Автоматизированный электропривод» изучается после курса «Электрические машины» и является базовым для курса «Типовой электропривод общепромышленных механизмов». На изучение курса отводится _____ часов лекционных и ____ часов лабораторных занятий. В процессе изучения курса студент обязан выполнять контрольные задания. При освоении курса и выполнения контрольного задания необходимо пользоваться Международной системой единиц (СИ). Условные графические обозначения в электрических системах должны отвечать требованиям ЕСКД.

 

РАПРЕДЕЛЕНИЕ КУРСА ПО ТЕМАМ

№п/п Наименование темы

Виды занятий

1 2 3 4
1 Введение. История развития электропривода - -
2 Механические характеристики и регулирование скорости вращения электроприводов постоянного тока 2 6
3 Механические характеристики и регулирование скорости вращения электроприводов переменного тока 2 6
4 Переходные режимы и нагрузочные диаграммы электроприводов 1,5 2
5 Выбор мощности электродвигателя 1,5 -
6 Разомкнутые системы автоматического управления электроприводами 1 2
7 Замкнутые системы автоматического управления электроприводами 1 2
8 Типовые схемы автоматического управления электроприводами 1 2

Итого:

10 20

 

Последовательность прохождения курса несколько отличается от  последовательности его изложения в рекомендуемых учебных пособиях. Для самоконтроля процесса указаны разделы пособий, подлежащих изучению. Для самоконтроля в конце каждой темы приведены контрольные вопросы.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ТЕМАМ КУРСА

 

Тема 1. Введение. История развития электропривода

     Краткий исторический обзор развития электрического привода. Значение рационального электрооборудования промышленных предприятий для развития народного хозяйства. Роль российских ученых в создании теории электропривода. Основные задачи автоматизированного электропривода. Современное развитие и перспективы развития электропривода. Цели и задачи курса.

 

Методические указания

 

     Необходимо понять причины и погрешности развития электропривода. Значение работ русских ученых в этой области. Изучить основные направления теории и практики автоматического электропривода.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы основные преимущества электрического привода по сравнению с другими типами приводов?

2. Охарактеризуйте основные типы электропривода.

3. Почему при электрическом приводе рабочих машин имеются широкие возможности для автоматизации производственных процессов?

4. Основные направления развития электропривода в России.

 

Тема 4. Переходные режимы и нагрузочные диаграммы

Электроприводов

     Силы и моменты, действующие в электроприводах. Уравнение движения электропривода и загрузочные диаграммы. Приведение моментов сопротивления и моментов инерции в валу двигателя. Приведение силы и массы при поступательном движении к вращающемуся валу двигателя.

     Время ускорения и замедления привода. Графическое и графоаналитическое решение уравнения движения электропривода.

     Пуск, торможение и реверс двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Энергетика переходных режимов двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

     Способы форсирования процесса возбуждения в системе Г-Д. Пуск, торможение и реверсирование в электромагнитные переходные режимы в приводах с асинхронными двигателями. Потери энергии при переходных режимах в приводах с асинхронными двигателями.

     Работа электропривода с маховиком при ударной нагрузке. Определение напряжения и допустимой мощности двигателей по условиям пуска и самозапуска. Определение мощности неотключаемых электродвигателей по условию самозапуска. Мероприятия по обеспечению самозапуска двигателей.

         

Методические указания

 

     Производительность механизмов, работающих с частыми пуско-тормозными режимами, зависит в первую очередь от переходных процессов в электроприводе. Знание законов изменения тока, момента, скорости в переходных режимах электроприводов позволяет производить правильный выбор мощности электродвигателя и обеспечивать нормальную, экономически эффективную работу механизма.

     При изучении темы необходимо усвоить классификацию электроприводов по характеру статических нагрузок и иметь в виду, что переходный процесс в электроприводе в основном определяется характером статического момента и формой механической характеристики электропривода.

     Анализ переходных режимов производят, исходя из закона сохранения энергии, который в конечном счете записывается в виде уравнения баланса напряжения, мощности, потенциальной и тепловой энергии для рассматриваемого электропривода.

     Изменение запаса того или иного вида энергии не может происходить мгновенно и определяется соответствующими инерционностями. Длительность протекания переходных процессов в электроприводе различна, что позволяет в инженерных расчетах выделить одну или несколько инерционностей, пренебрегая влиянием остальных. Так, при рассмотрении переходных процессов электроприводов, в которых электродвигатели питаются от сети, основной инерционностью, определяющей характер протекания переходных процессов, является механическая инерция, тогда как при питании электродвигателя по системе Г-Д переходные процессы определяются электромагнитной инерцией обмотки возбуждения генератора.

     Переходные процессы в двигателях переменного тока оказывают значительное влияние на питающую сеть. Правильный выбор мощности двигателей по условиям пуска часто является определяющим условием безаварийной работы системы электроснабжения промышленных предприятий.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите причины возникновения переходных режимов в электроприводах.

2. Как классифицируются механические характеристики рабочих машин?

3. Что такое электромеханическая и электромагнитная постоянные времени электроприводов, от каких параметров и как они зависят?

4. Какие виды инерции проявляются в электроприводах?

5. Напишите и проанализируйте основное уравнение движения электропривода.

6. Какие закономерности положены в основу приведения моментов сопротивления и моментов инерции?

7. В чем сущность графического и графоаналитического метода уравнения движения электропривода?

8. По какому закону происходит изменение момента и скорости вращения при пуске электродвигателя в электроприводах с прямолинейной механической характеристикой при постоянном статическом моменте?

9. Что такое форсировка возбуждения электрических машин и как она осуществляется в генераторе (и двигателе) постоянного тока?

10. Как влияет наличие статического момента на процесс пуска, торможения и реверсирования электродвигателя?

11. Чем определяется величина потерь энергии при пуске и торможении электродвигателей?

12. Укажите способы уменьшения потерь энергии в электроприводах переменного тока при переходных режимах.

13. По каким соотношениям изменяется ток в двигателе постоянного тока при его пуске и торможении без нагрузки и под нагрузкой? Приведите примеры графиков.

14. Каким образом изменяются момент и скорость двигателя постоянного тока независимого возбуждения при ударном приложении нагрузки к валу двигателя?

 

Управления электроприводами

 

Изображение и обозначение элементов схем автоматического управления. Принципы автоматического управления пуском электродвигателей в функции скорости, тока, времени. Принципы автоматического управления торможением электродвигателей. Расчет точки присоединения реле противовключения, бесконтактное управление электроприводами.

 

Методические указания

 

Принципы построения схем автоматического управления определяются механическими, электромеханическими характеристиками и переходными процессами автоматизированного электропривода.

При рассмотрении данной темы следует изучить принятые изображения и обозначения элементов схем автоматического управления. необходимо ознакомиться с аппаратами, с помощью которых осуществляется автоматизация процессов пуска, торможения и реверсирования электродвигателей.

При изучении принципов автоматического управления следует проанализировать применимость каждого принципа в реальных электроприводах с электродвигателями и рабочими машинами, имеющими различные механические характеристики.

 

Контрольные вопросы

 

1. Каковы преимущества автоматического управления электроприводами перед ручным управлением?

2. Какие системы автоматического управления называются разомкнутыми, замкнутыми?

3. Назовите основные принципы управления пуском, торможением и реверсированием электродвигателя в разомкнутых системах?

4. Каким образом обеспечиваются необходимая последовательность выведения ступеней пускового реостата при пуске электродвигателя из функции тока?

5. Каковы преимущества бесконтактного управления?

6. Какие типы электрических схем используются при проектировании электропривода?

7. Как осуществляется управление электроприводом в функции скорости (ЭДС) при пуске?

8. Как осуществляется управление электроприводом в функции времени при пуске?

9. Как осуществляется управление электроприводом в функции тока при пуске?

10. Как осуществляется управление электроприводом в функции скорости (ЭДС) при торможении?

11. Как осуществляется управление электроприводом в функции времени при торможении?

 

Управления электроприводами

 

     Элементы систем автоматического регулирования (САР). Классификация САР. Типы обратных связей. Автоматическое управление электродвигателями с применением электромашинных усилителей (ЭМУ) поперечного поля. Автоматическое управление электроприводами с применением магнитных усилителей (МУ). Автоматическое управление электроприводами с использованием тиристорных преобразователей. Устойчивость систем автоматического управления.

 

Методические указания

     Для обеспечения режимов работы современных высокопроизводительных механизмов к системе электропривода предъявляются высокие требования относительно точности поддержания постоянства или изменения по заданному закону какой-либо величины (скорости, тока, момента и т.п.) независимо от возмущающих воздействий, увеличения быстродействия системы в переходных режимах относительно использования экономичных режимов торможения и т.п. Электроприводы, построенные по разомкнутому циклу, не могут обеспечить выполнение указанных требований и в этом случае применяют системы электропривода, управляемые по замкнутому циклу. Поскольку практически все элементы электропривода обладают инерционностями того или типа, то при определенных параметрах системы может случиться так, что при отклонении регулируемой величины от установившегося значения сигнал обратной связи будет способствовать еще более сильному изменению регулируемой величины на выходе системы, то есть электропривод будет работать неустойчиво. Поэтому замкнутые системы проверяются на устойчивость в отличие от разомкнутых систем, которые всегда устойчивы.

     При рассмотрении конкретных примеров замкнутых систем электропривода следует понять принцип построения и назначения САР, реальное исполнение, назначение и влияние на работу системы каждой обратной связи.

 

Контрольные вопросы

 

1. Как классифицируют системы автоматического управления?

2. Какие типы обратных связей существуют?

3. Опишите принцип работы ЭМУ поперечного поля.

4. Какая система называется устойчивой?

5. Назовите критерии устойчивости.

6. Какова физическая сущность неустойчивого режима замкнутой САР?

7. Опишите принцип осуществления частотного управления асинхронным двигателем.

8. Поясните вид механических характеристики двигателя постоянного тока в схеме регулирования скорости с помощью МУ.

9. Каковы роль и назначение каждой обратной связи в схеме автоматического регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока от тиристорных преобразователя?

10. Опишите работу схемы автоматического регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока от тиристорного преобразователя.

 

Электроприводами

 

Управление асинхронными двигателями. Управление синхронными двигателями. Управление двигателями постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Управление электродвигателями с электромашинными усилителями. Регулируемый электропривод тиристорными преобразователями.

 

Методические указания

 

Типовые схемы являются основой многих систем управления электроприводами.

При изучении данной темы рекомендуется рассматривать работу схемы автоматического управления в следующей последовательности: по схемным решениям и применяемой аппаратуре выявить принцип осуществления пуска, реверсирования и торможения, уяснить состояние схемы в исходном положении, то есть при замкнутых рубильниках силовой и управляющей схем, на нулевых положениях командоаппаратов; проследить изменение состояния схемы во всех положениях командоаппаратов; представить механические и электромеханические характеристики привода во всех состояниях схемы, уяснить защиты, применяемые в данных схемах.

Необходимо четко представить назначение всех блокировок и каждого элемента схемы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Начертите и поясните работу схемы управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с нереверсивным магнитным пускателем.

2. Начертите и поясните работу схемы управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с реверсивным магнитным пускателем.

3. Начертите и поясните работу схемы управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с использованием динамического торможениия.

4. Начертите и поясните работу схемы реверсивного управления асинхронным короткозамкнутым двигателем с командоконтролером

5. Начертите и поясните работу схемы тиристорного управления асинхронным двигателем.

6. Начертите и поясните работу схемы управления синхронным электродвигателем с возбуждением от тиристорных преобразователей.

7. Какие блокировки применены в схеме управления двухскоростным двигателем?

8.  Приведите механические характеристики асинхронного короткозамкнутого двигателя в схемах управления с динамическим торможением, торможением противовключения.

9. Начертите и поясните принцип работы схемы подачи постоянного тока в обмотку возбуждения синхронного двигателя при достижении двигателем подсинхронной скорости.

10. Назначение и способы выполнения форсировки возбуждения синхронного двигателя.

11. Что понимают под легким и тяжелым пуском синхронного двигателя?

12. Как осуществляется ограничение пусковых токов синхронного двигателя?

13. Основной вид торможения двигателя в системе Г-Д.

14. Поясните назначение и работу обратных связей в схеме реверсивного управления электроприводами по схеме Г-Д.

15. Поясните, как защищаются тиристоры и электродвигатель в схеме управления двигателем независимого возбуждения с реверсивным тиристорным преобразователем.

16. Приведите и поясните вид механических характеристик двигателя независимого возбуждения в схеме с реверсивным тиристорным преобразователем.

17. Приведите и поясните вид механических характеристик асинхронного двигателя в схеме с частотным регулированием.

 

 

Темы лабораторных работ

 

1. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения в двигательном режиме.

2. Исследование механических характеристик двигателя постоянного тока в тормозных режимах.

3. Исследование механических характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором в двигательном режиме.

4. Исследование механических характеристик двигателя с фазным ротором в тормозных режимах.

5. Определение момента инерции двигателя постоянного тока методом самоторможения.

6. Исследование и наладка схема управления двигателями постоянного тока.

7. Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока по системе Г-Д.

8. Исследование и наладка схем управления асинхронным двигателем.

Контрольные задания

 

Общие методические указания

 

     К выполнению контрольной работы следует приступать только после изучения соответствующего теоретического материала. Студент выполняет одну контрольную работу. Кроме этого необходимо ответить на контрольные вопросы по всем темам.

При выполнении контрольного задания должны быть соблюдены следующие обязательные условия:

1. Заданный вариант решения должен соответствовать двум последним цифрам шифра (таблица 1)

2. Текстовый и расчетный материал должен быть выполнен чернилами с оставлением полей и с кратким объяснением к применяемым формулам

3. Графические построения должны быть сделаны с помощью чертежных инструментов на миллиметровой бумаге и с указанием масштаба

4. Оформление должно соответствовать требованиям ГОСТ.

Арифметическая правильность вычислений является обязательным условием для зачета. После решения каждой задачи следует подытожить и проанализировать полученные результаты.

 

 

Задача №1

 

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения типа ПБСТ пускается с помощью пускового реостата (последняя цифра номера зачетной книжки указывает порядковый номер типа электродвигателя: 1  – ПБСТ 22; 2 – ПБСТ-23; 3 – ПБСТ-32; 4 – ПБСТ-33; 5 – ПБСТ-42; 6 – ПБСТ-43; 7 – ПБСТ-52; 8 – ПБСТ-53; 9 – ПБСТ-62; 0 – ПБСТ-63. Разгон двигателя до естественной характеристики производится при постоянном магнитном потоке. Момент сопротивления электропривода  = 0,5м.

Рассчитать количество ступеней пускового реостата при = 2,2 , а = 1,2 .

Рассчитать и построить кривые  и

 

Таблица 1

Данные двигателя типа ПБСТ

№ варианта Тип Номин. напряжение, В Номин. Мощность, кВт Номин. ток, А Номин. скорость вращения, об/мин Момент Инерции, Кг м2 Сопротив.  Якоря, Ом Сопротив. Возбуждения, Ом
1 ПБСТ-22 220 0,65 4,8 2200 0,012 1,1 960
2 ПБСТ-23 220 1,15 6,3 2200 0,014 0,97 654
3 ПБСТ-32 220 1,5 8,0 2200 0,025 0,416 600
4 ПБСТ-33 220 2,1 11,0 2200 0,033 0,264 750
5 ПБСТ-42 220 2,9 15,0 2200 0,046 0,244 666
6 ПБСТ-43 220 3,8 19,5 2200 0,058 0,162 600
7 ПБСТ-52 220 5,5 27,8 2200 0,11 0,0734 402
8 ПБСТ-53 220 6,3 31,2 2200 0,13 0,042 278
9 ПБСТ-62 220 10,0 50,0 2200 0,258 0,0242 326
0 ПБСТ-63 220 11,0 54,0 2200 0,308 0,186 248

 

Методические указания к задаче

 

Для расчета пусковых сопротивлений двигателя постоянного тока независимого возбуждения можно пользоваться как графическим, так и аналитическим методами. Ниже изложен аналитический метод расчета.

Сопротивление отдельных ступеней пускового реактора

;

;

,

где .

     Если число ступеней m задано, то при нормальном пуске

,

где ; .

Если число ступеней не задано, а заданы значения моментов переключения ступеней  и , то число ступеней m равно:

.

Построение зависимостей  и  производится согласно уравнениям (7.5), (7.6) и (7.10) [1].

 

Задача №2

Для асинхронного двигателя с контактными кольцами мощностью P кВт, 380 В необходимо разработать схему управления, составить спецификацию и дать краткое описание схемы.

Схема должна удовлетворять следующим условиям:

1. двигатель реверсируется;

2. скорость двигателя регулируется (использовать пусковые сопротивления)

Число ступеней и вид пуска , род торможения выбирается по соответствующему варианту (последняя цифра шифра) из таблицы 1.

 Расчетная мощность двигателя задается двумя последними цифрами шифра. { Посл. Цифры шифра 88 }

 

Таблица 1.

 

 

Варианты

 

 

Пуск в 3 ступени, управление кнопочное   1     2     3     4     5    
Пуск во 2 ступени управление командоконтроллером 6 7 8 9 10  

Пуск в функции

времени тока времени тока времени  

 

Торможение

Род торможения

 

динамическое

 

противовключением

 
  В функции   ЭДС   тока   ЭДС

 

времени

 

Питание цепей управления

Постоянный ток 220 В

Переменный ток , 380 В

Постоянный ток 220 в

 

 

Литература

Основная

1. Чиликин, М.Г. Общий курс электропривода / М.Г.Чиликин, А.С. Сандлер. – М.:Энергоиздат, 1981.-576с.

2. Чиликин, М.Г. Общий курс электропривода / М.Г.Чиликин.- М.:Энергия, 1971.-432с.

3. Москаленко, В.В. Автоматизированный электропривод / В.В.Москаленко.- М.:Энергоатомиздат, 2007.-415с.

 

Дополнительная

4. Примеры расчетов автоматизированного электропривода / А.В.Башарин [и др.].-М.:Энергия, 1977.-432с.

5. Вешеневский, С.В. Характеристики двигателей и электроприводов / С.В. Вешеневский.-М.:Энергия, 1977.-432с.


 

Номер

варианта

Номер контрольных вопросов по темам

2 3 4 5 6 7 8
01 26 51 76 1 14 13 6 1 3 17
02 27 52 77 2 13 12 7 2 4 16
03 28 53 78 3 12 11 8 3 5 15
04 29 54 79 4 11 10 9 4 6 14
05 30 55 80 5 10 9 10 5 7 13
06 31 56 81 6 9 8 11 6 8 12
07   32 57 82 7 8 7 12 7 9 11
08 33 58 83 8 7 6 13 8 10 10
09 34 59 84 9 6 5 14 9 1 9
10 35 60 85 10 5 4 13 10 2 8
11 36 61 86 11 4 3 12 11 3 7
12 37 62 87 12 3 2 11 10 4 6
13 38 63 88 13 2 1 10 9 5 5
14 39 64 89 14 1 14 9 8 6 4
15 40 65 90 15 14 13 8 7 7 3
16 41 66 91 16 13 12 7 6 8 2
17 42 67 92 17 12 11 6 5 9 1
18 43 68 93 18 11 10 5 4 10 2
19 44 69 94 19 10 9 4 3 9 3
20 45 70 95 20 9 8 3 2 8 4
21 46 71 96 1 8 7 2 1 7 5
22 47 72 97 2 7 6 1 2 6 6
23 48 73 98 3 6 5 2 3 5 7
24 49 74 99 4 5 4 3 4 4 8
25 50 75 00 5 4 3 4 5 10 9

 


АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

 

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов заочного обучения направления

«Электроэнергетика и электротехника»

 

 

Электронное издание локального распространения

 

Саратов – 2018

 

Введение

     Курс «Автоматизированный электропривод» в подготовке инженера по специальности «Электроснабжение» занимает одно из ведущих мест. Роль этого курса определяется теми задачами, которые приходится решать инженеру в своей практической работе. Для успешного решения этих задач необходимо знание свойств автоматизированного электропривода в статических и динамических режимах. Знание особенностей работы электропривода позволяет оценить влияние режимов его работы на электрические характеристики системы электроснабжения предприятия, цехов и предусмотреть мероприятия по улучшению этих характеристик.

     Курс «Автоматизированный электропривод» изучается после курса «Электрические машины» и является базовым для курса «Типовой электропривод общепромышленных механизмов». На изучение курса отводится _____ часов лекционных и ____ часов лабораторных занятий. В процессе изучения курса студент обязан выполнять контрольные задания. При освоении курса и выполнения контрольного задания необходимо пользоваться Международной системой единиц (СИ). Условные графические обозначения в электрических системах должны отвечать требованиям ЕСКД.

 

РАПРЕДЕЛЕНИЕ КУРСА ПО ТЕМАМ

№п/п Наименование темы

Виды занятий

1 2 3 4
1 Введение. История развития электропривода - -
2 Механические характеристики и регулирование скорости вращения электроприводов постоянного тока 2 6
3 Механические характеристики и регулирование скорости вращения электроприводов переменного тока 2 6
4 Переходные режимы и нагрузочные диаграммы электроприводов 1,5 2
5 Выбор мощности электродвигателя 1,5 -
6 Разомкнутые системы автоматического управления электроприводами 1 2
7 Замкнутые системы автоматического управления электроприводами 1 2
8 Типовые схемы автоматического управления электроприводами 1 2

Итого:

10 20

 

Последовательность прохождения курса несколько отличается от  последовательности его изложения в рекомендуемых учебных пособиях. Для самоконтроля процесса указаны разделы пособий, подлежащих изучению. Для самоконтроля в конце каждой темы приведены контрольные вопросы.

Дата: 2019-02-19, просмотров: 256.