зеленов / eletsehomt48

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ («ДГМИ»)

А.Б. ЗЕЛЕНОВ

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

часть 1

(механика электропривода, электромеханические свойства электроприводов постоянного и переменного тока)

Рекомендовано Министерством образования и науки Украины как учебное пособие для студентов специальности «Автоматизированные электромеханические системы и электропривод»

Алчевск

ДонГТУ

2005

1.3Приведение статических моментов и усилий, моментов инерции и дви-

379

1.12 Оптимальное передаточное число в

свойства электроприводов постоянного тока в установившихся режимах

2.3Расчеты пусковых сопротивлений в цепи якоря двигателя с независи-

2.4Электромеханические свойства электроприводов постоянного тока с двигателями независимого возбуж-

2.5Переключения двигателя с независимым возбуждением при изменении

его фазовых координат или пара-

380

2.8Электромеханические свойства электроприводов постоянного тока с двигателями последовательного и

3.1Электромеханические свойства электроприводов с асинхронными двигателями в двигательном режиме

381

382

ПРЕДИСЛОВИЕ

В основу учебного пособия по курсу «Теория электропривода» положен одноименный курс лекций, читающийся автором на факультете автоматизации производственных процессов Донбасского государственного технического университета («ДГМИ») для студентов специальности « Автоматизированные электромеханические системы и электропривод».

Учебное пособие включает классические разделы двухсеместрового курса: механика электропривода, электромеханические свойства электроприводов постоянного и переменного тока (включая и взаимосвязанные электроприводы) – в первом семестре, а выбор мощности, переходные процессы и регулирование электроприводов – во втором семестре.

Втексте пособия имеются промежуточные выводы

иисторические справки по нечитаемым в курсе деталям тех или иных вопросов, но необходимые для самостоятельной работы студентов и расширения их знаний по изучаемой дисциплине.

Ряд вопросов имеет оригинальную авторскую трактовку, отсутствующую в изданиях других авторов. Это колебания системы электропривода с упруговязкими элементами; влияние конструктивных параметров двигателя на динамику электропривода; сравнение редукторного и безредукторного вариантов электропривода; механические характеристики электродвигателей последовательного возбуждения с различными вариантами потенциометрической схемы включения; вентильные инверсные преобразователи

иих использование для выравнивания нагрузок в двухдвигательных электроприводах; авторские разработки специальных методов выбора мощности позиционных электроприводов; динамика работы следящих электроприводов

3

при различных законах управления; некоторые вопросы регулирования электропривода с управляемым вентильным преобразователем.

Большинство электроприводов представляет собой часть сложной электромеханической системы. Поэтому в учебном пособии расширена глава о механике электропривода и раздел о регулировании замкнутых систем.

Автор считает целесообразным и необходимым прививать студентам представления о физических явлениях в электроприводах в понятных терминах электромеханики, а также описании тех же явлений в адекватных математических моделях электропривода как объекта управления в терминах и понятиях теории автоматического управления.

Наконец, в учебном пособии напоминаются имена ученых и инженеров – создателей тех или иных разделов науки од электроприводе, методов расчета, систем регулирования.

Отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: 94204, Луганская обл., г. Алчевск, пр. Ленина, 16, ДонГТУ, ИПЦ «Ладо».

4

ВВЕДЕНИЕ

Основные понятия и определения. Во всех отрас-

лях промышленного производства, в сельском хозяйстве и в быту, при научных исследованиях на земле и в космосе – всюду используются разнообразные механизмы и устройства, позволяющие перемещать различные детали и материалы или воздействовать на них, осуществляя тот или иной технологический процесс.

Многие современные технологии вообще невозможно осуществлять без использования специальных движущихся установок или механизмов. Движение рабочих органов различных машин или механизмов осуществляется каким-либо п р и в о д о м – гидравлическим, паровым, пневматическим или электрическим.

Электропривод (ЭП) осуществляет преобразование электрической энергии в механическую работу. В совре-

менном мире примерно 2/3 электрической энергии превращается в механическую работу различными электродвигателями, а 1/3 электроэнергии расходуется на бытовые нужды и электротехнологии (освещение, электронагрев, сварка, электролиз и т.д.). Электромашинные генераторы, приводимые в движение различными механическими или гидравлическими устройствами, выполняют обратное преобразование – преобразование механической работы в электрическую энергию. Этот процесс осуществляется на всех электростанциях.

Широкое распространение электрических машин для преобразования энергии (электрической в механическую и для обратного преобразования) объясняется удобством передачи и аккумулирования электроэнергии, высоким КПД электромеханических устройств. Кроме того, процессы, реализуемые с помощью электрических машин, легко поддаются автоматизации и оптимизации.

5

Теперь можно сформулировать п о н я т и е э л е к т р о п р и в о д а . Электрический привод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для управляемого преобразования электрической энергии в механическую работу или для обратного преобразования механической энергии в электрическую.

В такой электромеханической системе основными так называемыми фазовыми координатами являются момент М или усилие F, необходимые для движения силовой части ее, а также угловая ω или линейная v скорости, угловое α или линейное S перемещение рабочих органов. Кроме этих фазовых координат в различных системах ЭП могут использоваться: напряжение U и ЭДС Е, ток I, частота f и др.

На рис. В.1 приведена функциональная схема ЭП, которая показывает связи между отдельными элементами ЭП, рабочей машины и источника энергии.

Источник энергии (ИЭ) – обычно это промышленная сеть электропитания. В некоторых случаях возможно применение автономных источников питания (аккумуляторная батарея, дизель-генератор, преобразователь солнечной энергии и т.п.) на подвижных или удаленных от электросети объектах.

Электрическое преобразовательное устройство

(ЭПУ) обеспечивает подачу энергии от ИЭ к двигательному устройству (ДУ) с необходимым преобразованием параметров электрической энергии (например, для выпрямления переменного тока или для изменения напряжения или частоты его). Основное назначение ЭПУ в ЭП состоит в формировании управляемого потока энергии, поступающего для использования в последующих устройствах ЭП.

Многие годы в качестве ЭПУ использовались раз-

6