Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт»
“ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА-2”
конспект лекций кредитного модуля для студентов дневной формы обучения направлению подготовки 6.050702-"Электромеханика" специальности "Электромеханические системы автоматизации и электропривод"
Киев НТУУ “КПИ” 2011
Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический институт»
“ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА-2”
конспект лекций кредитного модуля для студентов дневной формы обучения направлению подготовки 6.050702-"Электромеханика" специальности "Электромеханические системы автоматизации и электропривод"
Утверждено Методическим советом НТУУ "КПІ"
Киев НТУУ “КПІ” 2011
“Теория электропривода-2” конспект лекций кредитного модуля для студентов дневной формы обучения направлению подготовки 6.050702-"Электромеханика" специальности "Электромеханические системы автоматизации и электропривод"/ Сост.С.П.Колесниченко. - К.: НТУУ ”КПИ”, 2011.- 99с.
Гриф предоставлено Методическим советом НТУУ "КПИ"
(Протокол № от 2012 г.)
Составитель Колесниченко Сергей Петрович , к.т.н., ст. викл.
Ответственный редактор Киселичник О.И., канд. техн. наук, доц.
Рецензенты: Кондратенко Игорь Петрович, д.т.н., заведующий отделом
Михальський Валерий Михайлович, д.т.н., вед.н.с.
ЛЕКЦИЯ 1
Раздел 1. Энергетика электропривода и основы выбора двигателей по мощности
Тема 1.1. Энергетические режимы и характеристики электропривода
Вопросы энергетики электроприводов содержат в себе анализ превращения энергии в электромеханической системе. Они позволяют определить энергетическую эффективность электропривода, провести оценку теплового состояния электродвигателя , определить возможные потери энергии в различных режимах работы электропривода и наметить пути их снижения, рационально выбрать мощность электродвигателя и т. д.
Условно вопросы энергетики электропривода можно разделить на две группы:
1 группа: анализ интегральных показателей – потерь энергии и потребляемой мощности за определенное время, обычно за цикл работы электропривода;
2 группа: определение пиковых значений токов, моментов, потерь потребляемой мощности.
Энергетические соотношения в электроприводе анализируют как в статических, так и в динамических режимах.
1.1.1. Баланс мощностей в электромеханической системе с однодвигательным электроприводом.
Баланс мощностей устанавливает соотношение между мощностью, которая потребляется из электрической сети, передается рабочему органу (полезная мощность) и расходуется в электроприводе.
Рассмотрим баланс мощностей в одномассовом электроприводе:
(1.1)
где
– мощность электроэнергии, которая
поступает из сети на вход электропривода.
Ее направление считают положительным,
если энергия поступает из сети в систему
электропривода, и отрицательным,
если направление энергии обратное;
–полезная
мощность на валу электродвигателя,
передаваемая рабочему органу;
–мощность,
обусловленная кинетической энергией,
которая запасается во вращающихся
элементах электропривода;
–мощность,
обусловленная потенциальной энергией,
запасаемой в участках механических
передач, которые деформируются;
–мощность,
обусловленная потенциальная энергией,
запасаемой в элементах
системы, которые перемещаются линейно
на высоту
;
–мощность,
которая запасается в индуктивных
сопротивлениях обмоток электродвигателя;
–мощность,
которая запасается в емкостных
сопротивлениях обмоток электродвигателя;
–мощность
суммарных потерь в электромеханической
системе.
В общем случае каждая из составляющих уравнения (1.1) может быть положительной или отрицательной, что определяет направление передачи энергии к соответствующему элементу.
Уравнение (1.1) дает возможность определить значительное количество сочетаний потоков мощности и их направлений, а соответственно и энергетических режимов работы электропривода.
Для различных режимов работы электроприводов возможен ряд типичных диаграмм направления энергетических потоков мощности.
1.1.2 Основные энергетические режимы электропривода.
Рассмотрим направления потоков мощности при условии отсутствия изменения потенциальной энергии деформации и потенциальной энергии элементов в электромеханической системе (ЭМС), а также при отсутствии изменения энергии в индуктивных и емкостных элементах электрической части ЭМС.
При этих условиях уравнение баланса мощностей (1.1) примет вид:
(1.2)
При
движении в установившемся режиме с
постоянной скоростью
,
следовательно в (1.2) мощность
=
0 .
Уравнения баланса мощностей и направления потоков мощности для основных режимов работы ЭМС имеют вид:
1)
Двигательный режим (Рис. 1.1). Баланс
мощностей:
Рис. 1.1
Энергия, потребляемая из сети поступает на вал двигателя и расходуется на потери в двигателе.
2)
Рекуперативное торможение (Рис. 3.2).
Рис. 1.2
Энергия, поступающая с вала двигателя отдается в сеть и расходуется на потери в двигателе.
3
)
Электродинамическое торможение (Рис.
1.3):
Рис. 1.3
Энергия, поступающая с вала двигателя расходуется на потери в двигателе и тормозном сопротивлении.
4)
Торможение противовключением (Рис.
1.4):
Рис. 1.4
Энергия, потребляемая из сети и поступающая с вала двигателя расходуется на потери в двигателе и тормозном сопротивлении.
При
изменении скорости
и мощность дополнительно запасается
или отдается вращающимися элементами
электропривода.
5)
Режим увеличения скорости
(Рис. 1.5). Баланс мощностей:
Рис. 1.5
6)
Режим уменьшения скорости
(Рис. 1.6). Баланс мощностей:
Рис. 1.6