2472 Министерство транспорта российской федерации федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВНИЯ

Самарский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электротехника»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению контрольной работы по дисциплине

«Основы электропривода технологических установок

локомотивных предприятий»

для студентов специальности

«Электрический транспорт железных дорог»

всех форм обучения

Составитель: Буштрук Т. Н.

Самара 2009

УДК 621.313.333

Буштрук Т. Н. Электропривод технологических установок [Текст]: методические указания к контрольной работе по исследованию электропривода постоянного тока по дисциплине «Основы электропривода технологических установок локомотивных предприятий» для студентов специальности «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения / Т. Н. Буштрук – Самара: СамГУПС, 2009. – 14 с.: ил. Библиогр.: 14 с.– 100 экз.

Утвержден на заседании кафедры «Электротехника» 09. 11. 2009 г., протокол № 03.

Методические указания разработаны в соответствии с программой, утвержденной учебно-методическим управлением по специальностям железнодорожного транспорта. Методические указания содержат необходимые краткие теоретические сведения по выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения и расчетно-графической работы для студентов дневной формы обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

Составитель: Татьяна Николаевна Буштрук,

Рецензенты: заведующий кафедрой «Электротехника

и нетрадиционная энергетика»

Абакумов Александр Михайлович,

д. т. н., профессор, СамГТУ;

директор ИТТС, профессор,СамГУПС

Валиуллин Рушан Габдуллович

Под редакцией ….

Подписано в печать 00. 00. 09. Формат 60x84 1/16.

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п. л. ____.

Тираж 100. Заказ № 000.

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2009

Введение

Большая часть рабочих машин и механизмов приводится в действие электроприводами (ЭП). В настоящее время, благодаря высокому уровню развития техники электропривод выполняют в виде автоматизированного электропривода (АЭП)

С помощью АЭП осуществляют необходимые перемещения в станках, различных перерабатывающих машинах, транспортных средствах, в подъемных установках и т. д. Более половины производимой электроэнергии потребляется ЭП. Особенность АЭП состоит в том, что преобразование информации, необходимой для управления потоками энергии, осуществляется автоматически. Благодаря применению АЭП человек освобождается не только от тяжелого физического труда, но с него снимаются также функции соответствующей переработки информации. В результате достигается улучшение условий груда занятых в производственном процессе людей, а также наблюдается значительный рост эффективности производства.

Развитие и совершенствование современного АЭП определяется, прежде всего, прогрессивными решениями в области новых типов электромеханических преобразователей и совершенствованием традиционных электрических машин, развитием силовой преобразовательной техники и электроники, новыми достижениями в теории автоматического управления.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Основные понятия и определения

Электрический привод – является электромеханической системой, которая обеспечивает движение исполнительных (рабочих) органов рабочих машин и механизмов и управление этим движением. Структурная схема ЭП дана на рисунке 1.

Рисунок 1- Блок-схема системы электропривода

Элементы на блок-схемы имеют следующее функциональное назначение: ИЭ – источник энергии, СП – силовой преобразователь, ЭД – электродвигатель, ПУ – передаточное устройство, ИО – исполнительный орган, БУ – блок управления. Совокупность силового преобразователя и блока управления является системой управления (СУ) – СП + БУ = СУ. Совокупность силового преобразователя, блока управления, электродвигателя, передаточного устройства образует, собственно, электропривод (ЭП). СП – преобразует поступающую электроэнергию на ЭД в соответствии с требуемыми параметрами. БУ – осуществляет функции управления и автоматизации ЭП, вырабатывает сигнал управления U_У в соответствии с задающим сигналом U_З; регулирует работу всех блоков ЭП, изменяет мощность на валу рабочего механизма, значение и частоту напряжения, схему включения ЭД, направление вращения ЭД и т. д. ПУ служит для изменения скорости до значения, необходимого исполнительному органу рабочей машины.

Классификация электроприводов

Согласно ГОСТ ЭП классифицируются по следующим признакам [5]:

1. По количеству и связи рабочих (исполнительных) органов: а) индивидуальный. б) групповой, в)взаимосвязанный, г) многодвигательный.

2. По типу управления и задаче управления: а) автоматизированный ЭП, б) программно-управляемый ЭП, в)следящий ЭП, г) позиционный ЭП, д) адаптивный ЭП.

3. По характеру движения: а)вращательный ЭП, б) линейный ЭП, в) дискретный ЭП.

4. По наличию и характеру передаточного устройства: а) редукторный ЭП, б) электрогидравлический с гидравлическим ПУ, в) магнитогидродинамический ЭП.

5. По роду тока: а) переменного тока, б) постоянного тока.

6. По важности выполняемых операций: а) главный ЭП, б) вспомогательный ЭП.

Выбор ЭД. Режимы работы ЭД. Выбор мощности

Выбор ЭД является ответственным этапом в проектировании ЭП. От правильного выбора ЭД зависит не только экономичность ЭП, но и экономичность и надежность технологической установки (технологического процесса, рабочего механизма). Выбор ЭД предусматривает: 1) выбор рода тока и номинального напряжения, с учетом, что асинхронные двигатели являются самыми простыми, надежными; двигатели постоянного тока – самыми дорогими и сложными в эксплуатации; 2) выбор номинальной частоты вращения; 3) выбор конструктивного исполнения ЭД с учетом: а) защиты его от воздействия окружающей среды, б) способа охлаждения, в) способа монтажа и эксплуатации.

Режимы работы ЭП стандартизованы. Режим работы ЭД определяет характер изменения нагрузки. Режим работы ЭП (ЭД) – это определенный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса за время работы. Для учета изменения нагрузки рассчитывают и строят нагрузочные диаграммы, которые являются зависимостью мощности, тока или вращающего момента двигателя от времени.

Различают следующие основные режимы работы ЭД: продолжительный (S1), кратковременный (S2) и повторно-кратковременный (S3). Продолжительный режим работы ЭД может быть при постоянной (вентиляторы, центробежные насосы, транспортеры) или переменной (ЭП металлорежущих станков) нагрузках. При постоянной нагрузке температура нагрева ЭД постепенно достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать долгое время. Мощность ЭД в этом режиме можно рассчитать по формуле, кВт

Р_расч = 0,10510^-3М_сn / _мех,

где Р_расч – расчетная мощность, М_с – статический момент рабочего механизма, n – частота вращения, _мех – КПД передаточного устройства. При этом из выбранной серии выбирают ЭД, чтобы его номинальная мощность Р_ном  Р_расч.

При переменной нагрузке температура ЭД колеблется, но приблизительно может считаться неизменной. Расчет номинальной мощности при этом выполняют либо методом средних потерь, либо методом эквивалентных величин (мощности, тока, момента).

При повторно-кратковременном режиме работы периоды включения ЭД чередуются с периодами пауз t_п, причем в период нагрузки температура нагрева двигателя не достигает установившегося значения, а при отключении не успевает достичь температуры охлаждающей среды.

Для выполнения контрольной работы (заочное отделение) и расчетно-графической работы (дневное отделение) нужно выполнить одно из заданий, приведенных в методических указаниях.