Федеральное агентство по образованию государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Кафедра «Микропроцессорных средств автоматизации»

Утверждено на заседании

кафедры «» 2010 г.

Заведующий кафедрой доцент

А. Б. Петроченков

Электрический привод

Конспект лекций для студентов дневной и заочной форм обучения специальности ЭС (электроснабжение)

Автор Столбов Б. М.

Рецензент к.т.н., доцент Ромодин А. В.

к.т.н., доцент Лыков А. Н.

Пермь 2010 Содержание

Введение 6

1.Механика электропровода 9

1.1 Кинематическая схема электропривода. Силы и моменты, действующие в системе электропривода 9

1.2 Механические характеристики производственных механизмов при типовых нагрузках 10

Для теории и практики электропривода большое значение имеют понятия механической характеристики рабочей машины. 10

1.3 Приведение J, Мс Fc, m и С – жесткостей упругих элементов к расчетной скорости и расчетные схемы механической части электропривода. 13

1.4 Уравнение движения и режимы работы электропривода как 19

динамической системы. 19

2.Понятие об электромеханических и механических характеристиках и режимах работы двигателей. 23

3.Электромеханические свойства электродвигателей 26

3.1 Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения 26

3.2 Тормозные режимы двигателя независимого возбуждения 33

Торможение с рекуперацией энергии в сеть 33

Торможение противовключением 35

Динамическое торможение 37

3.3 Расчет механических характеристик двигателя независимого возбуждения 38

3.4 Расчет сопротивлений для якорной цепи ДНВ 39

3.5 Естественные и искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (ДПВ) 43

3.6 Тормозные режимы двигателей последовательного возбуждения 49

3.7 Расчет искусственных электромеханических и механических характеристик ДПВ. 53

3.8 Расчет пусковых сопротивлений для якорной цепи ДПВ 55

3.9 Электромеханические свойства двигателя постоянного тока смешанного возбуждения (ДСВ) 57

3.10 Расчет тормозных сопротивлений для двигателей постоянного тока 59

3.11 Естественные механическая и электромеханическая характеристика асинхронного двигателя (АД) 62

3.12 Искусственные механические характеристики АД при изменении параметров цепей двигателя и питающей сети. 67

3.13 Тормозные режимы асинхронного двигателя 70

3.14 Расчет естественной и искусственных механических характеристик АД 77

3.15 Расчет сопротивлений для роторной цепи АД 79

3.16 Электромеханические свойства синхронного двигателя СД 82

4. Переходные режимы электроприводов 86

4.1 Общая характеристика переходных режимов электроприводов, их классификация и понятие об оптимальных переходных процессах 87

4.2 Уравнения электромеханического переходного процесса электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const и ω0=const 90

4.3 Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при одно – и многоступенчатом пуске в случае Мс=const; ω0=const 92

4.4 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=const; ω0=const в тормозных режимах 96

4.5 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при ω0=const, Мс=f(ω) 100

4.6 Графический метод интегрирования уравнения движения (метод пропорций) 101

4.7 Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при ω0=f(t) и Mc=const 104

4.8 Переходный процесс в электроприводе с двигателем независимого возбуждения при изменении магнитного потока 106

5. Регулирование координат электропривода 111

5.1 Требования к координатам электропривода и формированию его статических и динамических характеристик 111

5.2 Основные показатели способов регулирования координат электропривода 111

5.3 Системы управляемый преобразователь – двигатель (УП–Д) 116

5.4 Система генератор–двигатель постоянного тока (Г–Д) 116

5.5 Расчет статических механических характеристик в системе Г-Д 122

5.6 Система тиристорный преобразователь – двигатель (ТП–Д) 123

5.7 Торможение и реверсирование двигателя в системе ТП-Д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода постоянного тока 129

5.8 Расчет статических механических характеристик в системе ТП-Д 134

5.9 Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели системы ТП-Д 135

5.10 Законы частотного регулирования асинхронными двигателями 138

5.11 Статические механические характеристики АД, при частотном управлении с компенсацией падений напряжений 141

5.12 Система ПЧ-АД с электромашинным и статическим преобразователем частоты и основные технико-экономические показатели 146

5.13 Регулирование скорости АД в каскадных схемах. Принцип регулирования и понятие об электрическом и электромеханическом каскадах 149

5.14 Каскад с асинхронным двигателем, работающим в режиме двойного питания 151

5.15 Каскады АД с машиной постоянного тока и вентильным преобразователем 155

5.16 Регулируемый электропривод переменного тока с вентильным двигателем (ВД) 160

6. Нагревание электродвигателей и основы их выбора по мощности 165

6.1 Общие сведения о нагревании двигателей и нагрузочных диаграммах электроприводов 165

6.2 Номинальные режимы работы электродвигателей 168

6.3 Нагревание и охлаждение двигателей при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой 174

6.4 Нагревание двигателей при кратковременном режиме работы с постоянной нагрузкой 177

6.5 Нагревание двигателей при повторно-кратковременном режиме работы 182

6.6 Предварительный выбор двигателей по мощности 184

6.7 Проверка допустимой нагрузки двигателя по методу средних потерь 185

6.8 Определение потерь и КПД двигателя при номинальной и неноминальной нагрузке 189

6.9 Проверка допустимой нагрузки двигателя по методу эквивалентного (среднеквадратичного) тока 189

6.10 Проверка допустимой нагрузки двигателя по методам эквивалентного момента и эквивалентной мощности 192

6.11 Выбор мощности двигателя для работы с длительной неизменной нагрузкой 194

6.12 Выбор мощности двигателя для кратковременного режиме работы 195

6.13 Выбор мощности двигателя для повторно-кратковременного режима работы 197

6.14 Выбор двигателей для работы в режимах S4  S8 и выбор преобразователей для регулируемых электроприводов 200

6.15 Особенности выбора мощности АД с к.з. ротором и определение допустимого числа включений их в час при повторно-кратковременном режиме работы 202

7. Энергетика электроприводов 204

7.1 Потери энергии при установившемся режиме работы нерегулируемого электропривода 204

7.2 Потери мощности и энергии в установившемся режиме регулируемого электропривода 206

7.4 Потери энергии при переходных процессах в нерегулируемом электроприводе 210

7.5 Потери энергии при переходных процессах в регулируемом электроприводе и способы уменьшения потерь энергии 217

8. Принципы автоматизации процессов 223

Использованная литература 229