
- •Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»
- •М29 а.А. Мартынов. Электрический привод.: Учеб. Пособие/ а.А.Мартынов. СПб.: сПбГуап, 2013. 426 с.: ил.
- •1. Основные определения и параметры электропривода
- •1.1. Краткая классификация электроприводов
- •1.2. Основные технические параметры эп
- •1.3. Основные требования, предъявляемые к автоматизированным эп малой и средней мощности, предназначенных для мехатронных и робототехнических систем
- •Требования к системам защиты. Эп должны быть снабжены аппаратурой защиты, сигнализации и индикации рабочих и аварийных режимов. Эп должны иметь следующие виды защит от:
- •2. Основные уравнения и характеристики электропривода
- •2.1. Уравнения динамики электропривода как электромеханической системы
- •2.2. Полные уравнения движения электропривода [1]
- •2.3. Расчетные схемы механической части электропривода. Одномассовая расчетная схема
- •2.4. Многомассовые расчетные схемы
- •2.5. Установившееся движение электропривода и его устойчивость [1]
- •2.6. Неустановившееся движение электропривода при постоянном динамическом моменте
- •2.7. Неустановившееся движение при линейных механических характеристиках двигателя и исполнительного органа [1]
- •Регулирование координат электропривода [1]
- •3.1. Регулирование скорости
- •3.2. Регулирование момента и тока
- •3.3. Регулирование положения
- •4. Электроприводы с двигателями постоянного тока
- •4.1. Схема включения и статические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •4.2. Режимы торможения, холостого хода и короткого замыкания двигателя постоянного тока независимого возбуждения [1]
- •4.3. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения с помощью резисторов в цепи якоря [1]
- •4.4. Расчет регулировочных резисторов в цепи обмотки якоря
- •4.5. Регулирование тока и момента при пуске, торможении и реверсе [1]
- •4.6. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением магнитного потока
- •4.7. Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения якоря
- •4.8. Схема включения, статические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения [1]
- •4.9. Регулирование координат электропривода с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения с помощью резисторов [1]
- •Переходные процессы пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения и передаточные функции
- •5.1. Аналитический метод исследования переходных процессов электропривода на базе математической модели двигателя постоянного тока
- •5.2. Передаточные функции двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
- •5.3. Регулировочная характеристика управляемого выпрямителя при различных формах кривой опорного напряжения [11]
- •5.4. Передаточная функция управляемого выпрямителя (без учета слаживающего фильтра в цепи постоянного тока) [11]
- •Электроприводы с асинхронным двигателем
- •6.1. Схема замещения, статические характеристики и режимы работы асинхронного двигателя
- •6.2. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя с помощью резисторов [1]
- •Регулирование координат электропривода с асинхронным двигателем изменением напряжения обмотки статора
- •6.4. Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу напряжения обмотки статора
- •6.5. Замкнутая по скорости система асинхронного электропривода с трн
- •6.6. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения
- •6.7. Передаточная функция асинхронного двигателя при управлении по каналу частоты
- •6.8. Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов [1]
- •6.9. Регулирование скорости асинхронного двигателя в каскадных схемах его включения
- •6.10. Импульсный способ регулирования скорости асинхронного эп [1]
- •6.11. Способы торможения асинхронного двигателя
- •6.12. Электропривод с линейным асинхронным двигателем [1]
- •7. Преобразователи частоты для асинхронного электропривода [12]
- •7.1. Преобразователи частоты со звеном постоянного тока
- •7.2.Преобразователи частоты без звена постоянного тока
- •7.4. Влияние параметров ад и пч на устойчивость работы асинхронного эп
- •Выбор и проверка двигателей на нагрев
- •8.1.Расчет мощности и выбор двигателей
- •8.2. Проверка двигателей по нагреву прямым методом
- •8.3. Проверка двигателей по нагреву косвенным методом
- •9.Релейно-контакторные системы электроприводов
- •9.1. Типовые узлы и схемы управления электроприводов с двигателями постоянного тока
- •9.2. Типовые узлы и схемы управления электроприводов с асинхронными двигателями
- •9.3. Выбор аппаратов коммутации, управления и защиты
- •9.4. Электромагнитные муфты и тормозные устройств
- •10. Электропривод с синхронным двигателем
- •10.1. Схемы включения, статические характеристики и режимы работы синхронного двигателя
- •10.2. Пусковые и установившиеся режимы работы синхронного двигателя
- •11. Электроприводы с вентильным, вентильно-индукторным и шаговым двигателями
- •11.1. Электропривод с вентильным двигателем [9]
- •3. Дпр с фотоэлектронными элементами.
- •11.2. Электропривод с вентильно-индукторным двигателем
- •Достоинства и недостатки вид
- •11.3. Электропривод с шаговым двигателем [9]
- •12. Замкнутые схемы управления электроприводов
- •12.1. Системы подчиненного регулирования
- •12.2. Технические средства замкнутых схем управления электропривода
- •12.3.Микропроцессорные средства управления электропривода
- •Установившиеся режимы стабилизации скорости вращения электропривода постоянного тока
- •13.1. Эп постоянного тока с отрицательной обратной связью по напряжению
- •13.2.Эп с отрицательной обратной связью по скорости двигателя
- •13.3. Эп с положительной обратной связью (пос) по току якоря двигателя
- •13.5.Эп с отрицательной обратной связью по скорости и положительной обратной связью по току якоря
- •13.6. Двухконтурная система подчиненного регулирования с пропорциональным регулятором скорости
- •13.7. Ограничение уровня сигналов управления
- •13.8.Упреждающее токоограничение
- •14. Следящий электропривод
- •14.1. Измерители рассогласования положения
- •14.2.Типы следящих электроприводов
- •14.3.Техническое задание и основные этапы проектирования следящего эп
- •15. Электроприводы с программным и адаптивным управлением
- •15.1. Электроприводы с нечисловыми (цикловыми) программными устройствами
- •15.2. Электропривод с числовым программным управлением (чпу)
- •15.3.Ограничение ускорения при программном управлении эп
- •15.4.Электропривод с адаптивным управлением
- •16. Надежность электрического привода
- •16.1.Основные определения теории надежности
- •16.2. Количественные характеристики надежности
- •16.3.Надежность систем из последовательно и параллельно соединенных элементов
- •16.4.Порядок расчета надежности коэффициентным методом
- •17. Справочные данные по электрическим двигателям постоянного тока
Требования к системам защиты. Эп должны быть снабжены аппаратурой защиты, сигнализации и индикации рабочих и аварийных режимов. Эп должны иметь следующие виды защит от:
– коротких замыканий;
– токовых перегрузок;
– перенапряжений;
– исчезновения вентиляции (в системах с принудительной вентиляцией);
– исчезновения напряжения сети;
– неправильного чередования фаз (при необходимости).
Требования к конструкции. Силовой трансформатор, токоограничивающие реакторы, сглаживающие уравнительные и коммутационные реакторы, силовой преобразователь выполнены в виде самостоятельных конструктивных элементов, предназначенных для размещения в шкафах одностороннего или двустороннего обслуживания, выполненных в соответствии с СТ СЭВ 834-77.
Степень защиты электродвигателей с естественной вентиляцией не ниже IP44 по ГОСТ 14255-69 (СТ СЭВ 592-77). Электродвигатели с принудительным охлаждением имеют степень защиты не ниже IP22. Степень защиты датчиков угла поворота и частоты вращения после их встройки в электродвигатель не ниже IP44. Степень защиты силовых преобразователей, трансформаторов, реакторов — IP00. Исполнение ЭД — М3001, М3011, М3031 в соответствии с СТ СЭВ 246-76.
Уровень вибрации ЭД должен соответствовать классу вибрации N или R по СТ СЭВ 2412-80. Оценка уровня вибрации производится при Ω = 0,5Ωmax.
Допустимые пределы уровня шума для ЭД должны соответствовать классу 1 или 2 по СТ СЭВ 1348-78
Оценка уровня шума производится при Ω= 0,5Ωmax.
Силовой преобразователь, трансформатор и реакторы должны иметь болт заземления в соответствии с СТ СЭВ 2308-80.
Объем преобразователя без аппаратуры защиты силовых цепей определяется выпрямленным током в соответствии с табл. 5. За номинальный выходной ток преобразователя принимается среднее значение длительного допустимого тока на выходе преобразователя. За максимальный выходной ток преобразователя принимается максимальный средний ток на выходе преобразователя, который может быть обеспечен кратковременно в течение 0,2 с при переходных процессах.
Таблица 5. Примерные значения объема преобразователя электроприводов малой и средней мощности, предназначенных для мехатронных и робототехнических систем
Номинальный ток преобразователя, А |
Объем преобразователя, дм3, не более |
До 25 А |
15 |
До 100 А |
40 |
До 200 А |
90 |
Предельные габаритные размеры преобразователей следует выбирать из следующих предпочтительных значений: ширина 1/3В, или 2/3В или В, где В = 483 мм, высота nu, где n — целое число, u = 44,45 мм, глубина не более 500 мм.
Требования по устойчивости к внешним воздействиям ЭП общепромышленного применения. Общепромышленные ЭП предназначены для работы в следующих условия:
– на высоте над уровнем моря не более 1000 м;
– при температуре окружающей среды: для ЭД и тахогенератора от +5 до +40С, для полупроводникового преобразователя от +5 до +45С и до +55С с соответствующим уменьшением допустимого длительного тока;
– при максимальной относительной влажности воздуха 80% при температуре +30С;
– в невзрывоопасной окружающей среде, не содержащей агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;
– в закрытых стационарных помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации.
Составные части ЭП, устанавливаемые в отдельно стоящие шкафы, должны допускать вибрацию с частотой от 1 до 35 Гц при ускорении не более 4,9 м/с2 (0,5g), а устанавливаемые на станке – вибрацию до 60 Гц при ускорении не более 9,8 м/с2 (1 g).
Требования к надежности ЭП. Наработка на отказ не менее 4000 часов. Срок службы – не менее 10 лет.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте определение электрического привода и приведите примеры реализации его элементов.
2. Поясните структурное построение ЭП.
3.Каковы преимущества электрического привода по сравнению с пневматическим и гидравлическим приводом?
4. Назовите основные этапы развития электрического привода.
5. Как классифицируются электрические приводы?
6. Чем характеризуется развитие современного электрического привода?
7. Перечислите основные технические параметры, характеризующие работу ЭП.
8. Перечислите основные требования к составу ЭП.
9. Перечислите основные требования к параметрам питающей сети.
10. Перечислите основные требования к системам защиты ЭП. 11. Перечислите основные требования к конструкции ЭП. 12. Перечислите основные требования по устойчивости к внешним воздействиям ЭП общепромышленного применения.