9.5. Контрольные вопросы к гл. 9

1. Как влияют на неточность останова электропривода с асинхронным короткозамкнутым двигателем температурные изменения сопротивлений обмоток двигателя?

2. Можно ли в позиционном электроприводе по системе ТП-Д отказаться от применения подчиненного контура регулирования тока?

3. Объясните физический смысл понятий добротности следящего электропривода по скорости и ускорению.

Глава десятая

Основы выбора системы электропривода

10.1. Общие сведения

Как было отмечено в §8.3, курс «Теория электропривода» охватывает все наиболее общие вопросы теории современного автоматизированного электропривода, активное освоение которых обеспечивает минимум основополагающих знаний, необходимых специалисту широкого профиля для быстрой адаптации к профессиональной деятельности во всех областях практического применения электропривода Физические особенности сложных электромеханических систем, методы анализа и синтеза их статических характеристик и динамических свойств, вопросы выбора мощности двигателей и регулирования координат электропривода сложны для восприятия, закрепления в памяти и свободного квалифицированного применения, поэтому активное освоение теории электропривода, как правило, еще не наступает после завершения работы над данным курсом Оно обеспечивается всем рационально организованным учебным процессом подготовки - и комплексом дисциплин общепрофессиональной подготовки, на которую курс опирается, и комплексом специальных дисциплин, которые развивают, расширяют, дополняют профессиональные знания и закрепляют их освоение практическим опытом самостоятельной работы

Тем не менее, курс «Теория электропривода» в подготовке инженеров электроприводчиков имеет исключительно важное основополагающее значение Будущий инженер, прослушав курс с вниманием и заинтересованностью, выполнив лабораторные и расчетные практические работы, впервые за время учебы в институте получает исчерпывающие представления о выбранной профессии и с высокой степенью достоверности убеждается в правильности или, напротив, ошибочности выбора Курс дает достаточно полную информацию о состоянии, проблемах и направлениях развития современного электропривода, о технических возможностях, достоинствах и недостатках основных систем электропривода, широко используемых на практике Благодаря этим знаниям будущий инженер впервые получает возможность приобщиться к наполненному конкретным профессиональным содержанием инженерному проектированию, получить удовлетворение от удачного ответа на конкретный сложный профессиональный вопрос, от квалифицированного решения конкретных проектных задач, расчета параметров электропривода и анализа его статических характеристик и динамических свойств Увлеченные, творческие личности впервые на основе знания известных технических решений в выбранной сфере деятельности ощутят беспокойную потребность многотрудного поиска нетривиальных, новых технических решений, превосходящих в чем-либо известные При этом не важна сложность задачи и не беда, если новое техническое решение при патентном поиске окажется известным Это - начало творческой инженерной деятельности, являющейся основой технического прогресса

Электропривод является сложной многокомпонентной электромеханической системой с широким многообразием областей и условий применения, поэтому процессы проектирования электроприводов представить однозначной схемой затруднительно

Если под проектированием понимать процесс разработки конструкторской документации на изготовление электропривода, то этот процесс регламентируется ЕСКД и в соответствии с ГОСТ 2 103-68 содержит следующие стадии разработки техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации Полностью укладывается в эту схему проектирование нерегулируемых асинхронных электроприводов, либо проектирование регулируемых электроприводов на базе серийно выпускаемых промышленностью комплектных электроприводов постоянного и переменного тока, обладающих определенными гарантированными техническими данными и показателями

В этих простейших (но весьма широко распространенных) случаях творческая часть проектирования электропривода сосредоточена на первых двух стадиях разработки, причем преимущественно на этапе разработки технического предложения В соответствии с ГОСТ на стадии разработки технического задания устанавливаются назначение электропривода, технические, функциональные и технико-экономические требования к электроприводу, основанные на анализе технологического процесса приводимого в движение механизма. А на стадии разработки технического предложения на основе технического и технико-экономического сравнения вариантов электропривода, удовлетворяющих требованиям технического задания, должен быть осуществлен выбор системы или типа электропривода, разработана схема управления электроприводом и работой механизма и предложены основные конструктивные решения (компоновка, габариты и т. п.). В частности, при проектировании нерегулируемого асинхронного электропривода, когда система электропривода однозначно определена требованиями технического задания, ответственной задачей является выбор типа двигателя с учетом заданного технологией режима работы, а также правильное определение его требуемой мощности. Однако и в этих случаях, в связи с предъявлением специальных требований, может потребоваться усложнение электропривода и технико-экономическое обоснование выбора рационального варианта реализации Такие ситуации возникают, в частности, в связи с рассматриваемой ниже проблемой энергосбережения в электроприводе.

Если под проектированием электропривода понимать более сложный процесс создания новых регулируемых электроприводов для промышленных установок, вызванный либо повышением требований к точности, качеству, надежности и экономичности работы электропривода, либо необходимостью перехода к новой более эффективной технике управления электроприводом, то рассмотренная схема существенно меняется. При этом разработка, как правило, начинается проведением научно-исследовательской работы (этап НИР), выделяется этап опытно-конструкторской работы (этап ОКР) и завершается разработкой рабочего проекта. В этих случаях объем поисковой творческой работы возрастает несоизмеримо и выбор системы электропривода и разработка его узлов осуществляются на этапе НИР. При этом для экспериментального обоснования правильности выбора системы на этапе НИР осуществляется эскизное проектирование, изготовление опытных образцов и проводятся их промышленные испытания на действующих установках. Так осуществляется проектирование упомянутых выше серийных комплектных регулируемых электроприводов, так создаются электроприводы новых уникальных технологических установок и др.

Таким образом, при проектировании электроприводов всегда в том или ином виде и объеме выполняется комплекс исследований и разработок, в котором важное место занимает выбор системы электропривода, принятие основных схемотехнических и конструктивных решений, а также техническое и технико-экономическое обоснование выбора. Поскольку вопросы технико-экономического обоснования выбора проектных решений рассматриваются в специальном курсе, изложение вопросов общей теории электропривода в данной главе завершается обзором ряда технических показателей, имеющих большой вес при технико-экономическом обосновании выбора системы электропривода и исполнения ее узлов

Выбор системы электропривода начинается с поиска известных технических решений, удовлетворяющих в той или иной степени требованиям технического задания, из которых наиболее близкий к требованиям принимается для обоснования выбора системы электропривода в качестве прототипа. Как правило, в качестве прототипа принимается применяемый электропривод технологической установки, заменяемый в связи с возросшими требованиями, либо, для новых установок - электропривод аналогичных действующих. Далее наступает ответственный этап творческого анализа проблемы и поиска оригинальных патентно чистых решений для создания вариантов электропривода, полностью отвечающего требованиям технического задания. В общем случае для каждого варианта осуществляется выбор двигателя и всех элементов силовой цепи, разрабатывается схема управления и затем проводятся исследования статических характеристик и переходных процессов, которые позволяют определить показатели точности, быстродействия, качества регулирования координат (см §6.2), определить производительность установки, а затем оценить энергетическую эффективность электропривода, качество энергопотребления и надежность его работы. Эти данные, дополненные расчетом массо-габаритных и стоимостных показателей, и позволяют технико-экономическими расчетами обосновать выбор рационального проектного решения. Разумеется, во многих частных случаях процесс выбора системы электропривода может существенно упрощаться.

Рассмотренный общий случай выбора системы электропривода свидетельствует о том, что большинство технических показателей, подлежащих выявлению для его обоснования, за исключением оценок надежности работы, в той или иной степени в предшествующем изложении освещены. Однакодакие важные вопросы, как энергосбережение, взаимодействие с питающей сетью и надежность в связи с проблемой выбора электропривода требуют дополнительного обсуждения и общих рекомендаций. Этим вопросам посвящено основное содержание заключительной главы учебника.