МУ ПЗ
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра электроснабжения промышленных предприятий
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Методические указания к практическим занятиям для студентов всех форм обучения и МИППС направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
Краснодар
2015
Составители: канд. техн. наук, проф. Ю.П. Добробаба, инженер Ф.В. Коновалов
Электрический привод: методические указания к практическим занятиям для студентов всех форм обучения и МИППС направления 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / Сост.: Ю.П. Добробаба, Ф.В. Коновалов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. электроснабжения промышленных предприятий. − Краснодар, 2015.− 26 с.
Представлены методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Электрический привод» для студентов всех форм обучения и МИППС в целях интенсификации их процесса обучения.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. кафедры ЭПП В.Ю. Карандей; канд. техн. наук, доц., начальник отдела НТД филиала
«ЭлектрогазПроект» АО «Газпром электрогаз» Н.А. Суртаев.
Содержание
Введение ........................................................................................................... |
|
|
|
|
4 |
Практическое |
занятие |
№1. |
Исследование |
статических |
|
преобразователей напряжения |
......................................................................... |
|
|
5 |
|
Практическое занятие №2. Определение времени переходного |
|
||||
процесса для механической части .............электропривода (задачи 3.1-3.4) |
5 |
||||
Практическое занятие №3. Расчет параметров схем электроприводов |
|
||||
постоянного тока (задачи 4.1-4.3).................................................................... |
|
|
6 |
||
Практическое занятие №4. Построение переходных процессов для |
|
||||
электроприводов постоянного ......................................тока (задачи 4.1-4.9) |
|
8 |
|||
Практическое занятие №5. Синтез САР положения исполнительного |
|
||||
органа электропривода (задача ...............................................................4.10) |
|
|
8 |
||
Практическое занятие №6. Расчет параметров схем электроприводов |
|
||||
переменного тока (задачи 6.1-6.4) ................................................................. |
|
|
10 |
||
Практическое занятие №7. Определение энергосберегающих |
|
||||
показателей электроприводов ( .............................................задачи 8.1-8.5) |
|
12 |
|||
Практическое занятие №8. Определение параметров расчетной схемы |
|
||||
асинхронной машины механизма .........................................подъема крана |
|
12 |
|||
Практическое занятие №9. Определение параметров силовой части |
|
||||
электропривода механизма подъема ...................................................крана |
|
16 |
|||
Практическое занятие №10. Построение механических характеристик |
|
||||
электропривода механизма подъема ...................................................крана |
|
16 |
|||
Практическое занятие №11. Расчет длительностей интервалов времени |
|
||||
разгона по ступеням и торможения .....при подъеме груза и спуске крюка |
17 |
||||
Практическое занятие №12. Определение потерь энергии в |
|
||||
электроприводе на каждом этапе движения механизма подъема крана |
|
||||
и за весь цикл ................................................................................................. |
|
|
|
|
17 |
Практическое занятие №13. Разработка схемы электропривода |
|
||||
механизма подъема крана .............................................................................. |
|
|
|
17 |
|
Практическое занятие №14. Определение параметров диаграмм |
|
||||
перемещения исполнительного органа электропривода (задачи 10.1- |
|
||||
10.10)............................................................................................................... |
|
|
|
|
17 |
Практическое занятие №15. Расчет длительностей этапов |
|
||||
оптимальной по |
быстродействию |
диаграммы перемещения лифта |
|
||
(задачи 12.1 и 12.2)......................................................................................... |
|
|
|
17 |
|
Список литературы ........................................................................................ |
|
|
|
26 |
|
3
Введение
Практические занятия способствуют углублению и обобщению знаний, полученных в процессе изучения курса «Электрический привод».
4
Практическое занятие №1. Исследование статических преобразователей напряжения
Изучение статических преобразователей напряжения:
статические преобразователи переменного напряжения в нерегулируемое постоянное напряжение [1, с. 18-26].
статические преобразователи переменного напряжения в регулируемое постоянное напряжение [1, с. 26-31].
статические преобразователи переменного напряжения в регулируемое переменное напряжение без изменения частоты питающей сети [1, с.
31-34].
статический преобразователь переменного напряжения в регулируемое переменное напряжение с изменением частоты питающей сети [1, с.
34-37].
статические преобразователи постоянного напряжения в регулируемое постоянное напряжение [1, с. 37-45].
статические преобразователи постоянного напряжения в регулируемое переменное напряжение [1, с. 45-49].
Практическое занятие №2. Определение времени переходного процесса для механической части электропривода (задачи 3.1-3.4)
Перед решение задач необходимо изучить третью главу учебного пособия «Основы механики электропривода» [1, с. 51-64].
Задача 3.1. Электропривод разгоняется от начальной угловой скорости нач до конечной угловой скорости кон . Определите время переход-
ного процесса tп.п и значение угла поворота вала двигателя в конце разго-
на кон .
|
Исходные |
данные: |
М 10 Н м; М |
с |
5 Н м; |
J 0,05 кг м2; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
рад |
; |
|
100 |
рад |
; |
0 рад. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
нач |
|
с |
кон |
|
|
с |
нач |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Определяем время переходного процесса: |
|
|
|||||||||||
|
t |
|
0,05 100 0 |
1 с. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
п.п |
|
|
10 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Находим значение угла поворота вала двигателя в конце разгона:
кон 10 5 12 50 рад. 0,05 2
5
Задача 3.2. Электропривод тормозится от начальной угловой скорости нач до конечной угловой скорости кон . Определите время переход-
ного процесса tп.п и значение угла поворота вала двигателя в конце торможения кон .
|
Исходные |
данные: |
М 0 |
Н м; М |
с |
5 Н м; |
J 0,05 кг м2; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
рад |
; |
|
0 |
рад |
; |
|
50 рад. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
нач |
|
|
|
с |
кон |
|
|
с |
нач |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Определяем время переходного процесса: |
|
||||||||||||||
|
t |
|
|
0,05 0 100 |
1 с. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
п.п |
|
|
|
|
0 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим значение угла поворота вала двигателя в конце разгона:
кон 0 5 12 100 1 50 100 рад. 0,05 2
Задача 3.3. Для электропривода с параметрами, приведенными в задаче 3.1, определите время переходного процесса tп.п и значение угла по-
ворота вала двигателя в конце разгона кон при Мс 2,5 0,025 . Остальные исходные данные те же.
Задача 3.4. Для электропривода, рассмотренного в задаче 3.2, определите время переходного процесса tп.п и значение угла поворота вала
двигателя в конце торможения кон при Мс 2,5 0,025 . Остальные исходные данные те же.
Практическое занятие №3. Расчет параметров схем электроприводов постоянного тока (задачи 4.1-4.3)
Перед решение задач необходимо изучить четвертую главу учебного пособия «Электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)» [1, с. 65-110].
Задача 4.1. Определите при каком сопротивлении резистора, включенного в якорную цепь электропривода с двигателем постоянного тока 2ПН100МУХЛ, угловая скорость электропривода при номинальной
нагрузке равна |
|
|
100 |
рад |
. |
Паспортные данные |
электродвигателя |
|
|
|
|||||||
|
зад |
|
с |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
2ПН100МУХЛ: |
|
Р2ном 0,75 кВт; |
Uном 220 В; |
Iя.ном 4,35 А; |
||||
6
nном 1500 |
об |
|
ном 157,08 |
рад |
|
|
|
|
; |
||
мин |
|
||||
|
|
|
с |
||
ном 71,5 %; Rя 5,45 Ом; Lя 0,104 Гн; Jдв 0,011 кг м2.
Определяем коэффициент пропорциональности между угловой скоростью и ЭДС двигателя
С |
Uном Rя Iном |
; |
|
|
||
|
|
|
|
|||
е |
ном |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
С |
220 5,45 4,35 |
|
1,25 |
B c |
. |
|
|
|
|||||
е |
157,08 |
|
|
рад |
||
|
|
|
|
|||
Находим сопротивление добавочного резистора
Rд Uном I Се зад Rя ; я.ном
220 1,25 100
Rд 5,45 16,39 Ом. 4,35
Задача 4.2. Определите при каком напряжении, приложенном к якорной цепи электродвигателя постоянного тока 2ПН100МУХЛ, угловая
скорость при номинальной нагрузке равна зад 100 радс . Паспортные
данные электродвигателя приведены в задаче 4.1. Вычисляем заданное напряжение
Uзад Се зад Rя Iном ;
Uзад 1,25 100 5,45 4,35 148,71 В.
Задача 4.3. Рассчитайте параметры пусковой диаграммы и сопротивления добавочных резисторов для электропривода с двигателем постоян-
ного тока 2ПН100МУХЛ при условии, что Iя.max 2Iя.ном. Паспортные данные электродвигателя приведены в задаче 4.1.
Определяем максимальное значение тока якорной цепи электродви-
гателя Iя.max 2 4,35 8,7 А.
Из системы (4.13) [1, c. 73]:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
220 |
|
|
220 |
|
|
||||
Rд1 |
5,45 |
|
|
|
|
|
|
1 |
13,55 Ом; |
|||
8,7 |
5,45 |
8,7 5,45 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
220 |
|
|
|||
Rд 5,45 |
|
|
1 |
6,29 Ом; |
||
8,7 5,45 |
||||||
|
|
|
|
|||
7
|
|
|
|
|
|
Iя.min 8,7 |
8,7 5, |
45 |
|
4,04 А; |
|
220 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
220 |
|
8,7 5, 45 |
|
94,29 |
рад |
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
пер1 |
|
1,25 |
|
|
|
220 |
|
|
с |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
220 8,7 5,45 |
138,07 |
рад |
. |
|
|
||||
пер2 |
1,25 |
|
с |
||
|
|
||||
Практическое занятие №4. Построение переходных процессов для электроприводов постоянного тока (задачи 4.1-4.9)
Перед решение задач необходимо изучить четвертую главу учебного пособия «Электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)» [1, с. 65-110].
Задача 4.4. Получите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом изменении напряжения, приложенного к якорной цепи электродвигателя.
Исходные |
данные: R 5 Ом; |
L 0,1 Гн; |
J 0,05 кг м2; |
|||||
|
|
|
|
|
|
я |
я |
|
Се 1,25 |
|
B c |
; |
См 1,25 B c; U 100 В; U 125 В и |
Мс 5 Н м. |
|||
|
|
|
||||||
|
|
рад |
|
|
|
|
||
Электромеханическая постоянная времени |
|
|||||||
Тм |
|
5 0,05 |
0,16 c. |
|
|
|||
|
|
|
||||||
|
|
1,25 1,25 |
|
|
||||
Электромагнитная постоянная времени
Тя 0,15 0,02 c.
Так как выполняется условие Тм 4Тя , то контролируемые величины представлены в виде:
|
|
|
|
|
|
12,5 2 |
|
t |
|
|
|
|
|
12,5 2 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
2 |
е |
6,25 2 е |
|
, Н м; |
|
|
|
||||||||||||||||
М (t) 6,25 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
||||||||||||||
(t) 10 |
|
1 е 12,5 2 |
|
t 10 |
|
|
1 е 12,5 2 |
|
t 84 |
, |
рад |
. |
|||||||||||||
|
2 |
2 |
|||||||||||||||||||||||
2 |
2 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Задача 4.5. Получите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом изменении напряжения, приложенного к якорной цепи электродвигателя. Исход-
ные данные те же, что и в задаче 4.4, за исключением J 0,025 кг м2.
Задача 4.6. Получите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом измене-
8
нии напряжения, приложенного к якорной цепи электродвигателя. Исходные данные те же, что и в задача 4.4, за исключением J 0,0125 кг м2.
Задача 4.7. Получите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом изменении момента сопротивления
Исходные |
данные: R 5 Ом; |
L |
0,1 Гн; |
J 0,05 кг м2; |
||
|
|
|
я |
я |
|
|
С 1,25 |
B c |
; |
С 1,25 B c; U 100 В; |
М |
2,5 Н м и М 5 Н м. |
|
|
||||||
е |
рад |
м |
с |
|
с |
|
|
|
|
|
|
||
Так как параметры электроприводов одинаковы в данной задаче и задаче 4.4, то Тм 0,16 c и Тя 0,02 c.
Так как выполняется условие Тм 4Тя , то контролируемые величины представлены в виде:
М (t) 1,25 
2 1 е 12,5 2 
2 t
1,25 
2 1 е 12,5 2 
2 t 5 , Н м;
|
|
|
12,5 2 |
|
t |
|
|
|
12,5 2 |
|
t |
|
|
рад |
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
(t) 3 2 |
4 е |
|
|
|
3 2 4 е |
|
|
|
64 |
, |
|
. |
|||
|
|
|
|
|
|
с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 4.8. Определите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом изменении момента сопротивления. Исходные данные те же, что и в задаче
4.7, за исключением J 0,025 кг м2.
Задача 4.9. Определите уравнения, описывающие переходный процесс в электроприводе с двигателем постоянного тока при ступенчатом изменении момента сопротивления. Исходные данные те же, что и в задаче
4.7, за исключением J 0,0125 кг м2.
Практическое занятие №5. Синтез САР положения исполнительного органа электропривода (задача 4.10)
Перед решение задач необходимо изучить четвертую главу учебного пособия «Электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)» [1, с. 65-110].
Задача 4.10. Выполните синтез САР положения исполнительного органа электропривода с двигателем постоянного тока.
9
Исходные |
данные: |
Ктп 25; |
Т 0,01 с; |
Rя 5 Ом; |
Lя 0,1 Гн; |
||||||||||||||||
J 0,05 кг м2; |
|
С 1,25 |
B c |
; |
С 1,25 B c; |
К |
|
1,25 Ом; |
|||||||||||||
|
|
|
от |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
рад |
м |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Кос 0,0625 |
B c |
; и Кп 0,1 |
|
B |
. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
рад |
|
|
рад |
|
|
|
|
|
|||||||
Параметры регулятора тока: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
рт |
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
0,16; |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
2 25 1,25 0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
рт |
0,1 |
|
0,02 c. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Параметры регулятора скорости: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
рс |
|
|
|
|
|
|
1,25 0,05 |
|
|
|
25; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
4 0,0625 1,25 |
0,01 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
рс 8 0,01 0,08 c. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Коэффициент регулятора положения |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Крп |
1 |
|
0,0625 |
3,90625. |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
16 |
|
0,1 0,01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Практическое занятие №6. Расчет параметров схем электроприводов переменного тока (задачи 6.1-6.4)
Перед решение задач необходимо изучить шестую главу учебного пособия «Электропривод с асинхронным двигателем (АД)» [1, с. 122-158].
Задача 6.1. Краново-металлургический двигатель переменного тока с фазным ротором MTF011-6 (50 Гц; 220/380 В) имеет следующие техниче-
ские данные: |
|
|
Р |
|
1,4 кВт; |
|
n |
885 |
об |
; |
|
|
61,5 %; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2ном |
|
|
|
|
ном |
|
|
мин |
ном |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
M max |
2,3; |
cos |
|
0,65; |
cos |
хх |
0,15; |
I |
с.ном |
5,3 А; |
I |
с.хх |
3,9 А; |
|||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
Mном |
|
|
ном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
rс 5,98 Ом; |
xс 3,93 Ом; |
|
Eр.ном 112 В; |
Iр.ном 9,3 А; |
rр 0,695 Ом; |
||||||||||||||||
|
x 3,93 Ом; |
K |
e |
3,14; J |
дв |
0,0212 кг м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рассчитайте сопротивления резисторов, включенных в цепь трех фаз ротора двигателя MTF011-6, при которых угловая скорость электроприво-
да при номинальной нагрузке равна зад 50 радс .
Угловые скорости идеального холостого хода и в номинальном режиме:
10