Тема 10 основы электропривода

В этой теме рассмотрены основы кинематики электроприводов, методы опреде­ления времени разгона электродвигателя при разных типах нагрузок, выбор типа и мощности электродвигателей для приводов с продолжительным, кратковремен­ным или с повторно-кратковременным режимами.

Установочная лекция 12 (2 ч)

Дидактические единицы:

10.1. Основные понятия и основы кинематики электроприводов.

10.2. Нагревание и охлаждение электрических машин.

10.3. Выбор мощности и проверка электродвигателя на нагрев и перегрузочной спо­со­б­ности. Содержание

10.1. Основные понятия и основы кинематики электроприводов

10.1.1. Назначение и структура электроприводов

Элек­тро­приводом (ЭПр) называют электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую и обеспечивающее электрическое управление механической энергией.

Производственные машины и механизмы, как правило, приводятся в дви­жение с помо­щью элек­трических приводов, включающих в себя преобразователи (трансформаторы, элек­­тромашин­ные усилители, тиристорные преобразователи напряжения и частоты и др.), электрические двига­тели, системы передачи (червячные, зубчатые и другие механизмы для согласования вращающего момента М и частоты вращения  соответствующего двигателя с вращающим моментом M_н и ча­стотой вращения _н конкретного производственного меха­низма (рис. 10.1)) и аппаратуру управле­ния.

Если включение, управление работой и выключение ЭПр, например, оди­ночного насо­са, компрессора и т.д. выполняется человеком, то такой ЭПр назы­вают неавтоматизиро­ван­­­­­ным. В автоматизированном ЭПр человек принимает участие только во вклю­чении и вык­лю­чении привода и в наблюдении за функционирова­нием системы управления произ­вод­ственным механизмом.

Выбор рода тока и величины питающего напряжения приводного двигателя зависит от ряда факторов, часто противоречащих друг другу. Обратим внимание на такие наиболее важные факторы как:

 требуемые моменты и мощности при пуске и во время работы;

 частота вращения двигателя и передаточные числа кинематических звеньев;

 возможность регулирования и реверсирования частоты вращения дви­гателя;

 КПД двигателя, возможности перегрузки, нагрев;

 броски тока;

 надёжность его эксплуатации и затраты на приобретение и эксплуатацию и т.д.

В частности, выбор ДПТ в системе ЭПр обу­славли­вается необходимо­стью регулирова­ния частоты вращения n производственного ме­ха­низма. В даль­ней­шем будут рассмотрены лишь важнейшие вопросы нагрева и охлаждения двигателей и выбор двигателя по заданной нагрузке производственного механизма.

10.1.2. Элементы теории и характеристики электроприводов

У боль­­шинства электроприводов имеет место вращение вокруг оси рабочего органа при неизменном её положении в пространстве, а в меньшей их части – прямолинейное дви­жение рабочей части производственного механизма. Ограничимся рассмотрением враща­тельного движения механизма, характеризующегося следующими основными зависимо­стями:

 мощность Р = М,

 динамический момент М_д = М – М_с = Jdw/dt,

 кинетическая энергия движения W = Jw²/2,

где  = n/9,55 – угловая частота вращения вала, рад/c; n – частота вращения вала двигателя, об/мин; d/dt – угловое ускорение, рад/c²; J – суммарный момент инерции вращающихся ча­стей привода, пересчитанный к валу элек­тродвигателя, Вт/с²; М – вращающий момент при­водного двигателя, Нм; М_с – приведённый момент сопротивления (нагрузки) привода к валу двигателя, Нм.

Упражнение 10.1. Масса маховика m = 150 кг, его диаметр D = 600 мм, наибольшая частота враще­ния n_max = 500 об/мин.

Определить:

 момент инерции маховика J, если коэффициент редукции  = 0,9;

 наибольшую кинетическую энергию маховика W_max.

Решение. 1. Определяем приведённый к валу момент инерции маховика

J = mR² = 0,91500,6² = 12,15 кгс².