Министерство образования и науки российской федерации

Брянский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Ректор университета

___________ О. Н. Федонин

«_____» __________ 2016 г.

Электропривод в современных технологиях

Методические указания

к выполнению курсового проекта для студентов

очной формы обучения по направлению подготовки

140400 – «Электроэнергетика и электротехника»,

квалификация «бакалавр»

БРЯНСК 2016

УДК 62-581.6

Электропривод в современных технологиях [Текст] + [Элек-тронный ресурс]: метод. указания к выполнению курсового проекта для студентов очной формы обучения по направлению подготовки 140400 – «Электроэнергетика и электротехника», квалификация «бакалавр». – Брянск: БГТУ, 2016. – 16 с.

Разработал В.Ф. Зотин,

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой «Электронные, радиоэлектронные и электротехнические системы» БГТУ (протокол № 5 от 05.12.14)

Предисловие

Курсовой проект по дисциплине «Электропривод в современных технологиях» выполняется на заключительном этапе обучения студентов по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника», профиль «Электропривод и автоматика», квалификация «бакалавр». В курсовом проекте необходимо разработать автоматизированный электропривод механизма, предназначенного для транспортирования людей, штучных или сыпучих грузов, жидких или газообразных продуктов.

В курсовом проекте необходимо решить следующие задачи:

- обоснование выбора системы электропривода;

- определение мощности электродвигателя;

- комплектование электропривода функциональными устройствами;

- разработка общей электрической схемы и выбор её элементов;

- разработка конструкции электропривода.

Вследствие ограничения запланированной трудоёмкости курсового проекта объёмом в 60 часов решение ряда задач не требует детальной проработки. В частности, это касается задач обоснования выбора системы электропривода, проектирования конструкции и разработки программного обеспечения.

Методические указания не являются исчерпывающим источником сведений, необходимых для выполнения курсового проекта. Предполагается использование учебной и научно-технической литературы, а также получение информации о современных разработках в области автоматизированного электропривода и его комплектования с помощью ресурсов Интернета.

1. Содержание и этапы выполнения курсового проекта

В курсовом проекте разрабатывается электропривод механизма либо входящего в состав транспортной машины (промышленного манипулятора, грузоподъёмного крана и др.), либо выполняющего производственную функцию (нагнетатель, конвейер и т. п.). Во втором случае предполагается, что механизм действует в составе комплекса (насосной или компрессорной станции, поточно-транспортной системы и т. п.). Таким образом, проектируемый электропривод механизма должен рассматриваться как составная часть общей системы управления машиной или комплексом.

Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:

- наименование механизма с указанием, при необходимости, его принадлежности к конкретному типу транспортной машины;

- параметры движения исполнительного (рабочего) органа;

- нагрузка исполнительного органа;

- режим работы механизма;

- требования к показателям качества управления движением исполнительного органа;

- условия эксплуатации механизма или транспортной машины в целом;

- основные параметры источника электроэнергии.

Как правило, задание на курсовой проект предполагает разработку регулируемого электропривода. При этом диапазон скоростей исполнительного органа может быть указан в явном виде или подлежит определению. Для подъёмно-транспортных машин (механизмов) циклического действия (крановые механизмы, механизмы манипуляторов, лифты, маятниковые канатные дороги, шахтные подъёмники и др.) минимальные скорости определяются исходя из заданной или соответствующей типовым нормам погрешности позиционирования. Для нагнетателей (насосы, компрессоры, вентиляторы и др.) требуемый диапазон скоростей определяется заданными изменениями подачи и давления (разрежения). Для электроприводов промышленных роботов с позиционным и контурным управлением требуется значительный диапазон регулирования скорости, обычно не менее 1:10000.

Статическая нагрузка, действующая на рабочий орган механизма, для одних вариантов задана в явном виде, а для других – требуется её расчёт, алгоритм которого зависит от типа механизма (машины), а иногда и от условий его эксплуатации. Так, для механизмов передвижения (поворота) грузоподъёмного крана, работающего на открытом воздухе, при расчёте сопротивления движению должна учитываться ветровая нагрузка.

Режим работы механизма, с которым связан режим работы электропривода, может иметь следующие варианты задания:

1) указание на стандартный режим;

2) с помощью отдельных характеризующих показателей;

3) с помощью отдельных параметров циклограммы работы механизма.

Во втором варианте предполагается идентификация режима работы электропривода на начальном этапе проектирования с учётом типа выбранного электродвигателя и алгоритма управления. Для третьего варианта необходимы предварительные расчёты, детализирующие циклограмму работы электропривода.

Требуемое качество управления выходной координатой может быть задано либо конкретными значениями допустимой ошибки и некоторых других показателей, либо ссылкой на стандартные и типовые требования. В частности, стандартом нормированы статические и динамические ошибки и длительность переходных процессов при регулировании скорости электроприводов промышленных роботов. Для электроприводов ряда машин и механизмов аналогичные стандарты отсутствуют. Однако на основе многолетней практики их эксплуатации выработаны рекомендации, позволяющие самостоятельно конкретизировать так называемые типовые требования к качеству управления. Соответствующие данные для крановых механизмов приведены в [6]. Аналогичные сведения можно найти в справочной литературе и для другого подъёмно-транспортного оборудования. Для механизмов непрерывного действия типовым можно считать требование стабилизации скорости или другого технологического параметра со статической ошибкой, не превышающей 5%, а также обеспечения плавного пуска.

Необходимо иметь в виду, что качество управления – объёмное понятие. Задание на курсовой проект может содержать только один основной показатель качества, и спроектированная система управления должна безусловно его обеспечивать. Однако в курсовом проекте желательно решить и дополнительные задачи, связанные с автоматизацией процесса управления. Так, с помощью системы управления электроприводом тележки мостового крана целесообразно обеспечить автоматическое демпфирование колебаний груза. Для электропривода манипулятора актуальна компенсация взаимодействия звеньев. Дополнительные задачи по автоматизации процесса управления существуют и для других механизмов.

Условия эксплуатации механизма (машины) обозначены в задании климатическим исполнением и категорией размещения изделий по ГОСТ 15150-69 [1]. Соответствующие климатические факторы в обязательном порядке должны учитываться при выборе электрических машин, комплектных устройств, отдельных элементов системы управления, а также при разработке конструкции электропривода. В некоторых вариантах задания на курсовой проект необходимо дополнительно учитывать указание на эксплуатацию в пожаро- или взрывоопасных зонах.

При выборе оборудования или его конструировании должны учитываться условия эксплуатации в части воздействия механических факторов [1], что связано с местом размещения оборудования и видом объекта (машины, агрегата и т. п.).

Для правильного выбора компонентов электропривода необходимо учитывать заданные параметры источника электроэнергии. Также при выполнении расчётов необходимо учитывать указанные возможные отклонения напряжения.

Курсовой проект выполняется в несколько этапов:

1) выбор системы электропривода;

2) выбор типа и параметров электродвигателя и передаточного механизма;

3) разработка электрической схемы;

4) разработка конструкции.

Заключительным этапом выполнения курсового проекта является оформление проектной документации в соответствии с общими требованиями ЕСКД.