
- •3.1 Классификация систем электропривода
- •3.2 Основные этапы разработки новых устройств, виды оптимизации, ограничения в системах эп
- •3.3 Статические и динамические показатели систем эп
- •3.4 Разработка структурных схем с использованием графов
- •3.5 Анализ динамики систем с использованием метода лачх
- •3.6 Типовые звенья. Построение частотных характеристик, расчет показателей переходных процессов. Влияние на точность расчетов аппроксимации характеристик и запаса устойчивости.
- •3.7 Устойчивость контура регулирования. Определение запаса по фазе.
- •3.8 Переход к относительным единицам при настройке системы, порядок выбора базовых величин.
- •3.10 Основные типы регуляторов. Выбор параметров регуляторов по общепромышленной методике
- •3.4 Пропорционально - интегрально - дифференциальный регулятор
- •3.11 Способы формирования прямоугольной диаграммы тока якоря.
- •3.12 Способы стабилизации скорости
- •3.13.1 Двухконтурная система подчиненного регулирования
- •3.13.2 Тиристорный электропривод с двузонным регулированием скорости
- •3.13.3 Система источник тока - двигатель
- •3.13.4 Асинхронный эп с регулированием напряжения на статоре
- •3.13.5 Асинхронный эп с регулированием частоты при постоянном потоке двигателя
- •3.13.6 Схема частотного регулирования синхронного двигателя (вентильный двигатель)
3.1 Классификация систем электропривода
Система – совокупность отдельных элементов, объединенная выполнением общей задачи.
Эл. привод – система, состоящая из эл/мех. преобразовательного передаточного и управляющего устройств, обеспечивающего преобразование э/э в механическую с требуемыми показателями.
Классификация по особенностям внешних и внутренних элементов и по организации взаимосвязи внутри системы
I Внешний элемент
Источник питания: 1 постоянного тока; переменного тока. 2 автономный источник; сеть.
3 по мощности; по напряжению; по частоте
II Управление
1 автоматическое (без участия человека – лифт, станок); ручное управление (все переключения осуществляет оператор – кран, электровоз); автоматизированное (основные решения принимает оператор, система частично облегчает работу – автоматическая стабилизация тока в трамвае). 2 по виду информации – непрерывная (аналоговая); релейная (логическая); цифровая.
III Исполнительный элемент
По назначению привода и главным стабилизируемым параметрам:
- приводы стабилизации усилия или момента на валу (тяговые, моталки, гл. приводы станков); - стабилизация скорости (краны, насосы, вентиляторы); - стабилизация положения: позиционные (перемещение из одной известной точки в другую за минимальное время – лифт); следящие (закон изменения входного сигнала заранее не известен – станки с ЧПУ, прицел).
Классификация общепромышленных механизмов и типовых приводов, учитывает условия эксплуатации, режимы работы
1Насосы, вентиляторы, компрессоры; 2 Подъемнотранспортные механизмы – краны, лифты, подъемники; 3 Экскаваторы (жесткий режим работы); 4 Станки; 5 Металлургическое оборудование – прокатные станы, рольганги.
Классификация по построению системы:
- разомкнутые (стабилизируют характеристики в пределах естественной)
- замкнутые (только наличие ОС).
По общим признакам привода:
1 по климатическому исполнению; 2 обслуживаемые и не обслуживаемые
По элементной базе системы управления:
- релейно-контакторные системы; - электромашинные;
- полупроводниковые (преобразователь + устройство управления)
Замкнутые системы по уровню сложности и элементной базе делятся на:
- аналоговые; - релейные; - цифровые
Аналоговые и цифровые системы могут выполняться адаптивными, когда параметры настройки и структура системы изменяются в зависимости от условий и режимов работы.
По типу преобразователя:
- выпрямитель; - инвертор; - преобразователь частоты; - преобразователь напряжения
По элементной базе преобразователя: релейно-контакторные схемы, электромашинные, полупроводниковые.
Электромеханические преобразователи:
- тяговые реле; - электромагниты; - электромагнитные муфты и тормоза; - эл. двигатель
Тормоза бывают позитивными и негативными (расторможены при подаче питания)
Эл. двигатели: постоянного и переменного тока
По принципу действия:
синхронные и асинхронные, шаговые
Асинхронные двигатели
В роторе наводится ЭДС, пропорциональная скольжению; под действием ЭДС появляется ток и вращающий момент. На пуске АД из-за преобладания индуктивного сопротивления развивает очень маленький момент, ток смещается относительно напряжения и потока на 90°, что равноценно смещению щеток в ДПТ.
Частотное управление АД: скалярное и векторное
При скалярном управлении формируется напряжение и частота на статоре. Двигатель работает в пределах естественной характеристики.
При векторном управлении – устанавливается датчик скорости и датчик положения ротора.
Напряжение на обмотке статора формируется в зависимости от положения вектора поля ротора, обеспечивается 90° сдвиг.
Синхронные двигатели
Преимущества: стабильная частота вращения, возможность работы с опережающим cosφ
высокие массоэнергетические и динамические показатели, простая технология изготовления.
По виду возбуждения:
- двигатели с постоянными магнитами; - с электромагнитным возбуждением; - реактивные (индукторные).
У индукторных машин явнополюсный ротор, это самые дешевые машины, недостаток – большая инерционность ротора, требуется очень маленький зазор при высоких энергетических показателях.
По способу управления машинами:
1 Классический синхронный двигатель – синусоидальное питание от сети, разомкнутая схема, в ответственных механизмах добавляются система регулирования возбуждением, компенсатор (регулирует cosφ и повышает момент при перегрузках), система пуска двигателя.
2 Вентильные двигатели – в состав входит дополнительно инвертор напряжения и датчик положения ротора. Питание обмоток формируется в зависимости от положения ротора. Регулировочные и механические характеристики соответствуют ДПТ сНВ.
3 Шаговые двигатели – на обмотку статора подается импульсное питание. При переключении обмоток ротор поворачивается. Система разомкнута. Возможен пропуск шагов.
ДПТ
По способу возбуждения:
- от постоянных магнитов;
- электромагнитное (независимое, последовательное, смешанное)
По способу регулирования:
1 Релейно-контакторное с включением добавочного резистора последовательно или параллельно.
2 Регулирование напряжения
– плавно (тиристорные преобразователи),
- дискретно (переключение обмоток),
- ШИМ-регулирование (среднее значение соответствует коэффициенту заполнения)
- резистором
По конструктивному исполнению: вращающиеся, линейные, обращенная конструкция
По степени защиты: умеренное, тропическое, морское, брызгозащищенное, влагозащищенное, закрытое, взрывозащищенное.
По способу охлаждения: не вентилируемые, самовентилируемые, с принудительной вентиляцией.
Передаточное устройство
1 Редукторный привод
2 Безредукторный привод
Редукторный привод
Преимущества: снижение массы за счет уменьшения габаритов двигателя, но при установке передачи момент двигателя снижается.
Передача позволяет согласовать частоту вращения двигателя со скоростью перемещения исполнительного элемента.
Недостатки: снижение КПД, нестабильность передаточного отношения при больших передаточных отношениях, ударные нагрузки при появлении люфта, малая жесткость, т.е. нарушение соответствия между углом поворота Д. и исполнительным механизмом.
Безредукторный привод
Используется в механизмах повышенной точности или механизмах со сверхбольшими моментами.
По видам передач ПУ:
ременная, зубчатая, фрикционная
Зубчатые передачи бывают цилиндрические, конические, планетарные, волновые, червячные, винтовые.