- •Оценка и сравнение вариантов решения
- •Разработка тз
- •Энергетическая эффективность эп.
- •Особенности энергетики вентильных приводов.
- •Основные пути повышения качества энергопотребления
- •Особенности применения регулируемых эп переменного тока
- •1. Импульсное регулирование r цепи выпрямленного тока ротора
- •Разработка технической документации.
- •Управляющее устройство эп
ВВЕДЕНИЕ
При проектировании единичных образцов решаются следующие инженерные задачи:
1. Разработка, анализ, уточнение, описание задач и показателей электропривода
2. Разработка и проектирование системы электропривода.
3. Разработка различного рода конструктивных узлов, сопряжение с рабочей машиной и сетью.
4. Монтаж, наладка и испытание электропривода.
5. Техническое обслуживание и быстрый ремонт.
Для решения указанных задач оказывает влияние:
-- возмущающее воздействие:
Электростатические и электромагнитные поля.
Климатические факторы.(температура, влажность , загрязненность)
-- побочные эффекты электропривода:
Механические.
Акустические (шум).
Тепловые
Опасность электрических и механических воздействий на человека
Пожаро- и взрывоопасность.
Излучение электромагнитных полей.
Воздействие на сеть коммутационных узлов и силовых преобразователей.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭП
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Проектирование ЭП представляет собой процессы обработки информации, в ходе которого на основе более или менее полных данных с помощью определенной методики разрабатывается теоретическая документация для системы электропривода. Входные величины можно представить следующим образом:
Рис.1. Структурная схема.
К блоку А относится информация требуемая в ходе проектирования:
1. О существующих структурах электроприводов, о принципиальных возможных решениях, о типовых проектах и о отдельных частных решениях.
2. О технических характеристиках экономических показателей, об ассортименте и условиях поставки типовых модулей шкафов управления.
3. О законодательных актов постановлениях, стандартах, инструкциях, действующих в отраслях и на предприятии и которые необходимо соблюдать и учитывать.
4. О подлежащих соблюдению авторских правах.
5. О наиболее целесообразном исполнении схематических и конструктивных узлов.
6. Об опыте разработки изготовлении и наладки аналогичных объектов.
Указанная информация изложена в специально-технической литературе в каталогах, стандартах, патентах и так далее.
К блоку Б относится информация в виде математических и методических средств, представляющих аналитические или имперические модели предназначенные:
1. Для записи задачи и ее систематического уточнения.
2. Для эффективного поиска информации включая патентную документацию.
3. Для системного анализа и поиска функциональных структур.
4. Для выбора, для расчета параметров и оптимизации узлов системы.
5. Для моделирования или поверочного расчета или оценки характеристик системы и действующих на нее возмущений.
6. Для технической, технологической и экономической оценки решений.
7. Для выбора оптимального варианта при наличии различных решений.
Модель процесса проектирования.
Из-за большого числа требований и условий, которые должны быть выполнены проектирование может быть представлено задачей с многокритериальной оптимизацией. Из-за ряда трудностей при синтезе трудно представить процесс проектирования в строго определенной последовательности. Даже использую машинную обработку информации – нельзя отказаться от участия человека в процессе.
В определенном месте можно алгоритмизировать процесс проектирования и уменьшить роль субъективных факторов до минимума. При этом схема процессам может быть представлена следующей моделью.
В целом выделено 5 рабочих этапов которые в процессе проектирования могут встречаться один или несколько раз при итеративном поиске решения. На первом этапе на основе тщательного изучения проблемы уточняется и конкретизируется поставленная задача, поскольку предварительная постановка не безупречна. Производится отбор и систематизация исходной информации, поиск и добавление недостающих данных, установление приоритета требований на основании пожелания заказчика с учетом тенденции научно технического развития и опыта проектирования аналогичных объектов. Данный этап представляющий собой разработку технического задания должен быть проведен с участием проектировщика.
Для проектирования системы электропривода уточнение требований производится на основании анализа взаимодействия 3х систем:
Электропривод – рабочая машина.
Электропривод – сеть.
Электропривод и система управления.
Кроме того учитываются как воздействия на электропривод, так и его влияние на окружающую среду. При разработке ТЗ целесообразно разделить требование по группам:
Обязательные требования- они должны быть точно соблюдены возможные отклонения из-за допуска : плавность регулирования, установочность размеров.
Минимальные требования – в отношении которых возможно так называемое перевыполнение, а недовыполнение недопустимо: диапазон регулирования, время наработки на отказ, уровень помех и так далее.
Пожелания – т.е. требования, необязательные, но которые по возможности надо выполнить, обычно это вопросы комфорта обслуживания и ремонта, автоматизации управления, оформления и т.д.
Для обоснованного выбора решения приоритеты требований по степени их важности обязательно должны быть согласованны с заказчиком.
По уточнённому ТЗ на 2-ом этапе выбирается одно или несколько принципиальных решений по самым важным условиям и требованиям с учётом на общетехническое развитие и с учётом опыта проектирования подобных объектов. Решаются основные вопросы относительно приводных структур (ДТП, АД, СД, ШД) решаются вопросы автоматизации процессов управления и решаются вопросы о характере средств обработки информации.
На 3-м этапе для выбранных принципиальных решений производится грубый расчет параметров т.е. производится выбор силового оборудования (двигателей, трансформаторов) производится оценка влияния на сеть, производится расчет и выбор средств автоматизации а также грубый экономический расчет, после этого все варианты сравниваются с технической технологической и экономической точкой зрения и выбирается наиболее оптимальный вариант, который по важнейшим характеристикам наиболее полно удовлетворяет требованиям ТЗ.
На 4-м этапе проводится точный расчет выбранного варианта, оптимизация схемы электропривода, решаются вопросы конструктивного исполнения с учетом монтажа, наладки и испытания, при этом учитываются проблемы безопасности, надежности, помехозащищенности. По окончанию проверяется на сколько электропривод удовлетворяет поставленным требованиям. При неудовлетворительном результате производит корректировку оптимизации или выбирают другое принципиальное решение и его разрабатывают. При удовлетворительном результате приступают к 5-му этапу на котором разрабатывают техническую документацию необходимую для изготовления испытания и обслуживания системы.
Оценка и сравнение вариантов решения
В ходе проектирования приходится несколько раз сравнивать варианты и оценивать их соответствие поставленным требованиям. В первую очередь проверяются технические, технологические и экономические характеристики. При сравнении технических характеристик (диапазон регулирования, КПД, плавность) проверяется их соответствие поставленным заданиям в ТЗ. При оценки и сравнении технологических параметров исследуют в какой степени можно получить низкую стоимость и одновременно высокую производительность труда. С этой целью можно рассматривать следующие позиции:
1. Как велико в системе число стандартных модулей блоков по отношению к общему числу;
2. Каково соотношение затрат рабочего времени на автоматизированные и механизированные работы по отношению к общему времени изготовления;
3. Каково соотношение затрат времени на конструктивную подгонку при сборке системы к общим затратам времени на монтаж;
4. На сколько выдержаны требования стандартов и других нормативных документов.
5. На сколько эффективно могут быть проведены монтаж, наладка и испытания системы.
6. На сколько сложна система электропривода, о чем говорит число повторяемости и сложности элементов и блоков.
Для сравнения экономических показателей в первую очередь используется затраты и затраты отнесенные к какому либо из эксплутационных показателей.
Сравнение предварительных результатов производятся по важнейшим характеристикам на основании сравнения показателей качества Qi, где i-номер характеристики. Показатели служат для количественной оценки выполнения требования предъявляемым к характеристике. К примеру, можно использовать пятибалльную шкалу. Qi=
5- требования выполнены полностью на 100%
4- выполнены хорошо >= 70%
3 – выполнены удовлетворительно >=50%
2- неудовлетворительно (недостаточно) >=25%
1-неудовлетворительно <25%
В качестве характеристик могут использоваться: диапазоны регулирования, КПД системы, плавность регулирования и.д. На основании этой шкалы можно охарактеризовать степень выполнения каждого требования путём назначение соответствующей оценки. К примеру, имеем три варианта решения которые надо оценить по семи показателям:
Характеристики |
I |
II |
III |
ai | |||
Qi |
aiQi |
Qi |
aiQi |
Qi |
aiQi | ||
Q1-масса |
5 |
10 |
2 |
4 |
1 |
2 |
2 |
Q2-надёжность |
3 |
15 |
4 |
20 |
2 |
10 |
5 |
Q3-помехо-чувствительность |
2 |
8 |
3 |
12 |
2 |
8 |
4 |
Q4-габариты |
5 |
5 |
3 |
3 |
2 |
2 |
1 |
Q5-КПД |
3 |
12 |
4 |
16 |
1 |
4 |
4 |
Q6-Внешнее оформление |
4 |
4 |
3 |
3 |
2 |
2 |
1 |
Q7-Затраты |
1 |
4 |
2 |
8 |
4 |
16 |
4 |
S |
23 |
|
21 |
|
14 |
|
|
Sa |
|
58 |
|
66 |
|
44 |
|
Каждый из вариантов отличается показателями в ту или иную сторону, и выбор наилучшего варианта будет зависеть от значимости характеристик. Если характеристики равнозначные для целей проектирования, то для сравнения вариантов исполузуется простая сумма . Если характеристики имеют разную значимость, то используется взвешенная сумма
, где а – так называемый весовой коэффициент, который также можно определить по пятибалльной шкале а=:
5- характеристика имеет исключительное значения для целей проектирования;
4-имеет большое значение;
3- определённое значение;
2- малое значение;
1- несущественно;
Если все характеристики равнозначны, то лучшими является первый вариант. При разной значимости лучшим является второй. В ходе проектирования можно проследить за соотношением эксплуатационных показателей и соответствующие им затрат. Для этого производят сопоставительный анализ с помощью, так называемой технической значимости
где Qmax – максимально возможная оценка по выбранной шкале
Ожидаемые затраты К соотносят к взвешенной значимости
|
I |
II |
III |
tв |
0.635 |
0.682 |
0.33 |
К (у.е.) |
15 |
14 |
11 |
к |
23.7 |
20.5 |
33.4 |
наиболее низкие удельные затраты обеспечивающие выполнение требования имеют второй вариант и он является наиболее лучшим вариантом решения.
Поскольку назначение оценок по обеспечению требований и весовых коэффициентов производится субъективно проектировщиком, то следует производить тщательный анализ для избежания слишком оптимистичных оценок