Теория электропривода 1 часть

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

Кафедра Електропривода і автоматизації промислових установок

ПРОГРАМА, МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

з вивчення дисципліни ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

та контрольні завдання

для студентів напряму підготовки 6.050702 – ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА

спеціальності ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ І АПАРАТИ

заочної форми навчання

ЧАСТИНА 1

2014

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

2

Програма, методичні вказівки з вивчення дисципліни ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА та контрольні завдання для студентів напряму підготовки 6.050702 – ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА спеціальності ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ І АПАРАТИ заочної форми навчання, частина 1. / Укл. В.І.Бондаренко. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2014.- 62 с.

Укладач: В.І.Бондаренко, доцент, канд. тех. наук.

Рецензент: А.В. Пирожок, доц., канд. техн. наук.

Відповідальний за випуск В.І.Бондаренко

Затверджено на засіданні кафедри Електропривода і автоматизації промислових установок,

протокол №_8_ від __5 лютого_ 2014 р.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3

ЗМІСТ

Частина 1

Передмова…………………………………………………….. 6 1 Програма та короткі методичні вказівки

до вивчення теоретичного курсу…………………………. 7 1.1 Загальна характеристика курсу Теорія 7

електропривода (ТЕП)…………………………………...

1.2Програма курсу Теорія електропривода……………….. 8 1.2.1 Вступна частина ……………………………………….. 8 1.2.2 Механіка ЕП……………………………………………. 8 1.2.3 Електромеханічні властивості

електродвигунів…………………………………........... 8 1.2.4 Регулювання координат ЕП……………………........... 9 1.2.5 Регулювання швидкості ЕП……………………........... 9 1.2.6 Перехідні процеси в ЕП……………………………….. 10 1.2.7 Енергетика ЕП. Вибір електродвигунів………………. 10 1.2.8 Основи автоматичного керування ЕП…………........... 11

1.3Методичні вказівки до вивчення

теоретичного курсу………………………………………. 11

1.3.1Теорія електропривода………………………………… 11

1.3.2Основи автоматичного керування……………………. 14 1.4 Зауваження до роботи з літературними

джерелами……………………………………………….. 14 2 Приблизний перелік лабораторних робіт,

зміст й короткі методичні вказівки до їх виконання…………………………………………….. 16

2.1 Перелік робіт…………………………………………….. 16

2.2Короткі методичні вказівки з підготовки до виконання лабораторних робіт з ТЕП………………. 17

2.3Короткий зміст робіт…………………………………….. 17

3 Завдання на контрольну роботу………………………… 20

3.1Вступні зауваження……………………………………… 20

3.2Завдання на контрольну роботу №1. …………….......... 21

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

4

3.3Перелік задач і короткі методичні вказівки з їх розв'язання………………………………... 29

3.3.1Задачі з 3.3.1 до 3.3.10…………………………………. 29

3.3.2Задачі з 3.3.11 до 3.3.15………………………………... 32

3.3.3Задачі з 3.3.16 до 3.3.19………………………………... 35

3.3.4Задачі з 3.3.20 до 3.3.26………………………………... 38

3.3.5Задачі з 3.3.27 до 3.3.38………………………………... 40

3.3.6Задачі з 3.3.39 до 3.3.50………………………………... 45 Перелік посилань…………………………………………….. 50

Додаток А. Номінальні данні й параметри електричних двигунів………………………….. 52

Таблиця А1. Номінальні данні й параметри двигунів постійного струму…………………... 52

Таблиця А2. Номінальні данні й параметри асинхронних двигунів з

фазним ротором………………………………. 54

Додаток Б. Природні статичні характеристики електродвигунів………………………………... 55

Таблиця Б.1. Природні статичні характеристики

ω = f (Iа) і М = f(І) двигунів постійного струму

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

6

ПЕРЕДМОВА

Методичні вказівки складаються з трьох розділів й мають рекомендації з вивчення дисципліни ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА у відповідності до навчальних планів напряму підготовки 6.050702 - ЕЛЕКТРОМЕХАНІКА.

У першому розділі наведена програма і короткі методичні вказівки з самостійного вивчення теоретичного курсу, у другому – приблизний перелік лабораторних робіт, короткий їх зміст та деякі рекомендації з підготовки до їх виконання, У третьому розділі наведені завдання, зміст й вказівки з виконання двох контрольних робіт.

Перелік літературних джерел складений з урахуванням бібліотечного фонду університету та навчально-методичного забезпечення кафедри електропривода і автоматизації промислових установок.

Методичні вказівки видані в двох частинах, у перший частині вказівок для зручності наведений і зміст другої частини .

Для студентів-заочників спеціальності ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ І АПАРАТИ.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

7

1 ПРОГРАМА ТА КОРОТКІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИВЧЕННУ ТЕОРЕТИЧНОГО

КУРСУ

1.1 Загальна характеристика курсу Теорія електропривода (ТЕП)

Теорія електричного привода є що не найважливішим курсом блоку професійно-орієнтованих дисциплін освітнього напрямку 6.050702 – Електромеханіка, що узагальнює властивості електромеханічної системи як технічного об'єкта, надає методи розрахунку характеристик і режимів роботи цього об'єкта, а також дає можливість обґрунтувати способи раціонального вибору основних елементів, оптимального проектування і конструктивної проробки системи у цілому.

Успішне вивчення студентом названого курсу в першу чергу можливо лише при:

-набутті достатніх знань з таких дисциплін, як теоретичні основи електротехніки, теоретична механіка, теорія автоматичного керування, мікропроцесорна техніка, електричні апарати;

-набутті глибоких знань з прикладної механіки, електроніки і мікросхемотехніки та електричних машин.

Загальний обсяг інформації, що охоплює сучасна теорія електропривода, досить великий і може бути поділений на три основні частини.

Перша частина – це загальна теорія електропривода, яка вивчає загальні фізичні закономірності, властиві різним технічним реалізаціям електроприводів будь-якого призначення і містить загальні методи та рекомендації для проектування, налагоджування й експлуатації.

Друга частина охоплює теорію окремих систем електропривода, які різняться технічною реалізацією.

Третю частину складають теоретичні питання, пов'язані з застосуванням електропривода у конкретних установках та системах.

Оскільки навчальним планом спеціальності електричних машин

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

8

І апаратів не передбачений окремий курс систем керування електроприводами, до програми ТЕП внесені питання основ автоматичного керування електроприводами

1.2 Програма курсу Теорія електропривода

1.2.1Вступна частина

Уведення

Загальні відомості про електромеханічні системи автоматизації (ЕМСА) та електропривод (ЕП).

ЕП як засіб автоматизації. Теорія ЕП. Поняття, терміни, визначення, схеми, позначення. Структурна схема ЕП. Функції ЕП та вимоги до нього. Класифікація ЕП. Загальні положення вибору приводного двигуна, сучасні ЕМСА та ЕП, тенденції їх розвитку.

Короткий історичний нарис розвитку електромеханіки.

1.2.2Механіка ЕП

Кінематичні схеми ЕМСА те ЕП. Елементи механічної частини ЕП. Реальна кінематика і розрахункові схеми механічної частини ЕП.

Рівняння механічного руху. Багатомасові системи. Усталений рух ЕП. Поняття про механічні характеристики. Механічні характеристики виконавчих органів й електродвигунів. Стійкість механічного руху. Неусталений рух ЕП. Динамічні навантаження ЕП.

1.2.3Електромеханічні властивості електродвигунів

Загальна характеристика.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

9

Процеси перетворення енергії в двигунах постійного струму незалежного збудження (ДПС НЗ). Природні статичні характеристики ДПС НЗ. Реостатні й штучні характеристики ДПС НЗ. Режими роботи ДПС НЗ.

Процеси перетворення енергії в двигунах постійного струму послідовного збудження (ДПС ПЗ). Природні статичні характеристики ДПС ПЗ. Реостатні й штучні характеристики ДПС ПЗ. Режими роботи ДПС ПЗ.

Характеристики й режими роботи двигунів постійного струму мішаного збудження (ДПС МЗ)

Процеси перетворення енергії в асинхронних двигунах (АД). Природні статичні характеристики АД. Реостатні й штучні характеристики АД. Режими роботи АД.

Характеристики й режими роботи синхронних двигунів СД. Кроковий режим роботи СД. Дискретний привод на базі крокових двигунів (КД).

Багатодвигуневі електромеханічні системи.

1.2.4Регулювання координат ЕП

Методи і способи регулювання координат ЕП, основні показники регулювання.

Системи генератор-двигун (Г–Д), тиристорний перетворювач – двигун (ТП–Д), перетворювач частоти – асинхронний двигун (ПЧ–Д).

1.2.5Регулювання швидкості ЕП

Методи регулювання швидкості Регулювання швидкості ДПС НЗ. Регулювання швидкості за до-

помогою резисторів у якірному колі, зміною основного магнітного потоку та зміною напруги живлення. Регулювання швидкості в системах Г–Д та ТП–Д.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

10

Регулювання швидкості ДПС ПЗ. Регулювання швидкості за допомогою резисторів у якірному колі, зміною магнітного поля й напруги та шунтування обмоток якоря і збудження.

Регулювання швидкості АД. Регулювання швидкості за допомогою резисторів у колах ротора і статора, зміною числа пар полюсів та частотне регулювання швидкості. Регулювання швидкості в системах ПЧ–АД та перетворювач напруги – АД.

1.2.6Перехідні процеси в ЕП

Загальні положення. Практичне значення вивчення перехідних процесів. Сталі часу і швидкодія.

Перехідні процеси в ДПС НЗ, ДПС ПЗ та АД.

1.2.7Енергетика ЕП. Вибір електродвигунів

Загальні відомості.

Нагрівання та охолодження двигунів. Класифікація номінальних режимів роботи електродвигунів. Навантажувальні діаграми ЕП. Втрати енергії в ЕП.

Вибір потужності двигуна при тривалому навантаженні, що мало змінюється і що суттєво змінюється. Вибір потужності двигуна за методами еквівалентних величин.

Вибір потужності двигуна при номінальному короткочасному режимі роботи. Вибір потужності двигуна при номінальному повтор- но-короткочасному режимі роботи. Визначення допустимої частоти вмикань АД з короткозамкненим ротором.

Особливості вибору двигунів для крутиневого (маховикового)

ЕП.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com