Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. Г.И. НОСОВА
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА, КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 140604
Магнитогорск
2006
Составители: В. И. Косматов
В. Я. Сыромятников
Теория электрического привода: Рабочая программа, контрольные задания и методические указания для студентов заочного обучения специальности 140604. Магнитогорск,
2006. 19с.
Указаны основные вопросы дисциплины «Теория электрического привода», подлежащие изучению. Дан перечень необходимой литературы. Приведены три контрольных задания
и методические указания для их выполнения.
Рецензент А. С. Сарваров
Косматов В. И.,
Сыромятников В. Я.,2006
1. ВВЕДЕНИЕ
Эффективность средств производства в значительной степени определяется совершенством способов получения энергии, необходимой для выполнения механической работы
в производственных процессах.
Несомненные экономические преимущества централизованного производства электрической энергии и простота ее распределения привели к тому, что электродвигатель, постепенно вытесняя другие виды двигателей, занял ведущее место во всех отраслях народного
хозяйства. В настоящее время мощность электродвигателей по отношению к общей мощности установленных двигателей приближается к 100 %, а электроприводом потребляется
свыше 65 % всей вырабатываемой в стране электроэнергии.
В своем развитии «Теория электрического привода» впитала в себя все новейшие
достижения науки и техники. В настоящее время развитие электропривода связано, главным
образом, с развитием полупроводниковой техники, вычислительной техники и средств автоматики, а также с созданием принципиально новых типов двигателей.
«Теория электрического привода» является основополагающей дисциплиной специальности и имеет целью изучение общих физических свойств и характеристик электромеханических систем как объекта автоматического управления на базе рассмотрения их обобщенных структур в статических и динамических режимах, а также изучение энергетики и проектирования силовой части электропривода.
Все многообразие вопросов невозможно изложить в рамках одной дисциплины. Они
изучаются в дисциплинах: «Теория электрического привода», «Элементы систем автоматики», «Системы управления электроприводами», «Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах», Автоматизированный электропривод типовых
производственных механизмов», «Автоматизация типовых технологических процессов и
установок», которые являются теоретической основой в подготовке инженеров-электриков по
специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических
комплексов». В свою очередь «Теория электрического привода» базируется на дисциплинах.
«Теоретические основы электротехники», «Электрические машины», «Преобразовательная
техника», «Теория автоматического управления», «Моделирование в электроприводе».
В соответствии с учебным планом при изучении дисциплины «Теория электропривода» выполняются три контрольных задания курсовой проект и лабораторный практикум.
К лабораторно-экзаменационной сессии допускаются студенты, не имеющие задолженности за предыдущий семестр и выполнившие все предусмотренные планом контрольные задания и курсовые проекты.
Настоящая программа составлена в соответствии с Государственным образователь-
ным стандартом по специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных
установок и технологических комплексов» и рабочей программы по курсу «Теория электропривода»,
утвержденной
методической
комиссией
энергетического
факультета
09.02.96 г. (протокол № 2).
2. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Введение
Электромеханическое преобразование энергии как силовая основа машинного производства. Историческое развитие электропривода. Основные понятия и определения. Современное состояние и перспективы развития автоматизированного электропривода в России и
за рубежом. Структура электромеханической системы, ее основные элементы. Содержание,
методология и структура курса, связь с другими дисциплинами.
2.2. Механика электропривода
Кинематические схемы механизмов, машин и электроприводов. Расчетные схемы механической части электропривода. Расчетные схемы с сосредоточенными и распределенными параметрами. Типовые нагрузки механической части электропривода. Активные и реактивные моменты и силы, вязкое тренде. Учет потерь в механической части электропривода.
Уравнение движения электропривода. Уравнение движения при приведенном моменте инерции, изменяющемся в функции пути или в функции времени. Механическая часть как
объект управления. Структурные схемы, передаточные функции и частотные характеристики. Механические переходные процессы, ускорение и замедление. Пуск, реверс, торможение,
выбег. Динамические нагрузки электропривода. Коэффициент динамичности. Оптимальное
передаточное отношение.
2.3. Электромеханические свойства электроприводов
Понятие о механических характеристиках электроприводов и механизмов. Установившийся режим работы электроприводов, жесткость характеристик, устойчивость работы.
Обобщенная электрическая машина, математическое описание динамических процессов
электромеханического преобразователя.
Электромеханические свойства электроприводов с двигателями постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения. Уравнения механической характеристики. Естественная и искусственные характеристики. Влияние реакции якоря. Двигатель постоянного
тока с независимым возбуждением как объект управления. Структурная схема, управляющие
воздействия, передаточные функции и частотные характеристики. Влияние параметров на
свойства объекта.
Электромеханические свойства электроприводов с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения. Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики. Влияние параметров. Динамическое торможение с самовозбуждением.
Особенности электромеханических свойств электроприводов с двигателями постоянного тока смешанного возбуждения. Электромеханические свойства электроприводов с
асинхронными двигателями. Естественные и искусственные статические механические и
электромеханические характеристики асинхронного двигателя при питании сети.
Асинхронный двигатель как объект управления при питании от источника напряжения и источника тока. Линеаризация управлений и характеристик. Передаточные функции
объекта, влияние параметров и свойств источников питания. Статические характеристики
асинхронного двигателя при питании от источника тока. Влияние насыщения. Динамическое
торможение двигателя как частный случай при питании от источника тока. Электромеханические свойства электроприводов с синхронными двигателями. Уравнение угловой характеристики, ее линеаризация. Линеаризованная структурная схема, передаточные функции.
Влияние тока возбуждения на характеристики и свойства синхронного двигателя. Шаговый
режим синхронной машины.
2.4. Основы расчета мощности и выбора двигателей
Энергетические показатели электроприводов. Потери энергии в двигателях в установившихся режимах работы. Потери энергии в двигателях при переходных процессах. Способы снижения потерь. Нагрев и охлаждение двигателей. Классификация номинальных режимов работы двигателей. Нагрузочные диаграммы электроприводов. Предварительный выбор
двигателей по мощности Проверка двигателя по нагреву методом средних потерь. Методы
эквивалентных величин. Учет изменения условий охлаждения. Расчет изменения условий
охлаждения. Расчет мощности и выбор двигателей по нагреву и перегрузочной способности
при различных режимах работы. Допустимая частота включения асинхронных короткозамкнутых двигателей.
2.5. Электромеханические переходные процессы
Методы анализа динамических режимов в линейных и нелинейных системах. Линеаризация систем. Переходные функции. Переходные процессы электроприводов с линейной
механической характеристикой при ступенчатом изменении управляющего и возмущающего
воздействий. Влияние параметров на динамические свойства. Переходные процессы электроприводов с линейной механической характеристикой при линейном изменении управляющего воздействия. Переходные процессы в упругой электромеханической системе с зазором. Переходные процессы электроприводов с нелинейными механическими характеристи-
ками.
2.6. Регулирование координат электропривода
Требования к регулированию координат электропривода и формирование его статистических и динамических режимов. Способы регулирования координат и их основные показатели: точность, диапазон, плавность, экономичность, допустимая нагрузка при регулировании скорости. Динамические показатели качества при регулировании. Ограничения при
регулировании координат.
Система генератор-двигатель. Характеристики элементов, параметры электропривода,
структурные схемы. Система вентильный (тиристорный) преобразователь-двигатель. Система преобразователь частоты - асинхронный двигатель.
Обобщенная система управляемый преобразователь-двигатель (УП-Д). Частотные
методы анализа статистических и динамических показателей качества регулирования. Обзор
методов построения систем регулирования координат электропривода. Системы подчиненного регулирования с последовательной коррекцией, их динамические свойства.
2.7. Регулирование момента (тока)
Регулирование тока (момента) в разомкнутой электромеханической системе. Система источник тока - двигатель (ИТ-Д). Автоматическое регулирование момента и тока в
системе УП-Д. Динамические и статические свойства электроприводов при стандартных
настройках контура регулирования тока (момента). Влияние обратной связи по току (моменту) на динамику упругой электромеханической системы.
2.8. Регулирование скорости
Задачи и принципы регулирования скорости электроприводов.
Регулирование скорости в разомкнутых системах электроприводов постоянного и переменного тока. Схемы шунтирования якоря двигателей постоянного тока. Регулирование
скорости ослаблением поля двигателя. Автоматическое регулирование скорости электропривода в обобщенной системе П-Д.
Последовательная коррекция контура регулирования скорости. Динамические и статистические свойства электропривода при стандартных настройках контура регулирования
скорости на технический (модульный) и симметричный оптимумы. Особенности регулирования скорости в системе Г-Д, ТП-Д.
Особенности автоматического регулирования скорости асинхронного электропривода.
Система ТРН-АД. Системы реостатного регулирования момента и скорости асинхронного
двигателя с фазным ротором.
Частотное регулирование скорости асинхронного электропривода. Принцип ориенти-
рования по полю при регулировании скорости электропривода переменного тока. Регулирование скорости машины двойного питания. Каскадные схемы регулирования скорости. Влияние обратной связи по скорости на динамику упругой механической системы.
2.9. Регулирование положения
Задачи и принципы регулирования положения электропривода. Точное позиционирование. Влияние параметров и нагрузки на точность остановки. Требования к качеству регулирования скорости, необходимые по условиям точной остановки. Следящие электроприводы.
2.10.
Энергетика регулируемого электропривода. Выбор системы электропривода
Энергетика регулируемого электропривода постоянного тока. Оценки энергетических
показателей при циклически меняющейся нагрузке и в повторно-кратковременном режиме
работы. Энергетика регулируемого асинхронного электропривода. Активная, реактивная
мощности, мощность искажений и несимметрии при частотном регулировании. Сравнение
энергетических показателей различных систем частотного регулирования. Улучшение качества энергопотребления и энергетических показателей регулируемых электроприводов переменного тока. Концепции создания унифицированных комплектных электроприводов с полупроводниковыми преобразователями. Выбор системы электропривода по заданным техническим показателям и условиям.
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ К НИМ
Задачи трех контрольных заданий составлены в 100 вариантах. Выбор варианта задания производится по двум последним цифрам шифра.
Контрольные задания составлены таким образом, что их необходимо выполнять в процессе последовательного изучения курса.
Все задания носят практический характер, и, выполняя их, студент приобретает навыки самостоятельной инженерной работы.
При выполнении контрольных заданий должны соблюдаться следующие требования:
1. Каждое задание должно быть выполнено аккуратно и в отдельной тетради.
2. Вариант задания должен соответствовать двум последним цифрам шифра студента.
3. Текстовая и расчетная часть задания должны быть выполнены разборчивым почерком, темными чернилами с обязательным соблюдением полей. Графическая
часть должна быть выполнена на миллиметровке.
4. При расчете характеристик по уравнениям необходимо проводить полный числовой расчет для двух-трех точек. Для остальных точек расчет должен быть сведен в
таблицы с указанием исходных, промежуточных и итоговых результатов.
5. Все расчеты должны выполняться в системе единиц СИ и сопровождаться необходимыми пояснениями с указанием используемой литературы.
3.1. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1
3.1.1. ЗАДАЧА 1
Для привода производственного механизма используется электродвигатель постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения типа П , выбираемый в соответствии с
вариантом задания по табл. 3.1.
Двигатель получает питание от сети напряжением 220 В.
Таблица 3.1 Варианты к задаче 1
Последняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Pн , кВт
8
19
125
11
55
100
32
85
25
70
1500
600
1000
1500
1000
1000
750
750
1000
600
n н , об/мин
Разгон двигателя до основной скорости осуществляется с помощью пускового реостата в несколько ступеней. Значение приведенного к валу двигателя момента статистического
сопротивления выбирается по табл.3.2.
Таблица 3.2 Варианты задания к задаче 1
Последняя цифра шифра
Uc 
Мс
Мн
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,9
1,2
0,8
1,1
0,75
0,65
1,1
1,15
0,6
1,0
Регулирование скорости двигателя выше основной осуществляется ослаблением магнитного двигателя.
Требуется:
1. Выбрать по каталогам и справочникам требуемый двигатель и выписать все его технические данные.
2. Построить пусковую диаграмму и рассчитать сопротивление пускового реостата.
Рассчитать и построить механическую и электромеханическую характеристики двигателя при ослабленном потоке, соответствующем максимально допустимой скорости вращения двигателя.
Построить механическую характеристику и определить величину добавочного сопротивления в цепи якоря при динамическом торможении двигателя. Начальная скорость торможения равна номинальной, начальный тормозной момент при номинальном магнитном
потоке равен 2,25 М .
Методические указания к задаче 1
1. Пусковую диаграмму построить в абсолютных единицах из условия форсированного
пуска, т.е. при полном использовании перегрузочной способности двигателя. Расчет
сопротивлений ступеней пускового реостата выполнить аналитическим методом.
2. Расчет характеристик и сопротивлений пускового реостата проводить в соответствии
с рекомендациями [2, 3].
3. Электромеханические   f I  и механические   f M  характеристики при
ослабленном магнитном потоке и при динамическом торможении построить совместно с естественной характеристикой двигателя.
4. Ослабленное значение магнитного потока определить из условия:
К Фосл 
U н  I н  Ra
 max
,
где
Uн
-
номинальное напряжение двигателя;
Iн
-
номинальный ток двигателя;
Ra
-
сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре до
80C ;
 max
-
максимальная скорость двигателя.
5. В этой задаче и во всех последующих прежде, чем приступить к решению, необходимо привести сопротивление обмоток машин к рабочей температуре 80, 135C (в зависимости от типа машины) [2].
3.1.2. ЗАДАЧА 2
Для привода подъемного механизма крана применяется двигатель последовательного
возбуждения типа Д с естественным охлаждением и ПВ  40 % , выбираемый в соответствии
с вариантом задания по табл. 3.3.
Таблица 3.3 Варианты задания к задаче 2
Последняя цифра шифра
Тип двигателя
0
1
2
3
4.
5
6
7
8
9
Д-814 Д-32 Д-812 Д-808 Д-22 Д-812 Д-32 Д-816 Д-806 Д-41
Рн , кВт
70,0
13,5
47,0
24,0
6,5
45,0
12,6
85,0
23,0
12,5
Uн , В
220
220
220
220
220
220
220
440
440
440
Приводной двигатель должен обеспечивать подъем груза при двух установившихся
скоростях, равных 0,45  н и 0,75  н с приведенным к валу двигателя статическим моментом,
выбираемым по табл. 3.4.
Таблица 3.4 Варианты задания к задаче 2
Предпоследняя цифра шифра
с 
Мс
Мн
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1,15 0,85 1,1 1,25 0,95 0,8 1,0 1,2 0,75 0,9
Требуется:
1. Выбрать по каталогам и справочникам требуемый двигатель и выписать все его технические данные.
2. Построить естественные электромеханическую и механическую характеристики выбранного двигателя.
3. Определить добавочные сопротивления в цепи якоря, обеспечивающие работу двигателя в двух заданных режимах.
4. Построить искусственные механические характеристики двигателя для рассчитанных
значений сопротивлений в диапазоне изменения момента от 0,3 до 2,5 М н .
Методические указания к задаче 2
1. При построении электромеханической и механической естественных характеристик
можно воспользоваться универсальными характеристиками [2-4, 6].
2. Для определения добавочных сопротивлений следует воспользоваться рекомендациями [2, 3].
3. Построение искусственных механических характеристик можно выполнить графическим способом, изложенным в [3].
3.1.3. ЗАДАЧА 3
Для привода производственного механизма используется двигатель независимого
возбуждения с питанием от отдельного генератора. Регулирование скорости двухзонное:
вниз от основной скорости регулирование осуществляется напряжением, вверх от основной - изменением магнитного потока двигателя. Заданная мощность привода выбирается в
соответствии с вариантом задания по табл. 3.5.
Таблица 3.5. Варианты задания к задаче 3
Предпоследняя цифра шифра
D
 max
 min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
13
15
17
20
18
16
14
12
10
Требуется:
1. Выбрать по каталогам или справочникам главные машины системы Г-Д: приводной
двигатель механизма, генератор и двигатель преобразовательного агрегата. Выписать
технические данные выбранных машин.
2. Построить для приводного двигателя механизма зависимости допустимых момента и
мощности от скорости вращения во всем диапазоне.
3. Рассчитать и построить механические характеристики двигателя для максимальной,
основной и минимальной скоростей. Определить статизм характеристик (заданные
скорости должны быть обеспечены при номинальном токе двигателя).
Методические указания к задаче 3
1. Выбор машин постоянного тока произвести из числа машин серий П или 211 . Генератор выбрать по номинальным значениям напряжения и тока двигателя, а мощность
приведенного двигателя генератора определить по номинальной мощности генератора
с учетом его КПД и номинальной скорости вращения.
2. Построение зависимостей M доп  f   и Pдоп  f   при двухзонном регулировании
выполнить в соответствии с указаниями [2, 3]
3. Расчет механических характеристик приводного двигателя механизма выполнить в
соответствии с указаниями [2-4].
3.2. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 2
3.2.1. ЗАДАЧА 4
Для работы механизма с повторно-кратковременным режимом работы используется
короткозамкнутый асинхронный двигатель с номинальным напряжением
380 В
ПВ  25 % , в соответствии с вариантом задания по табл.3.6.
Таблица 3.6. Варианты задания к задаче 4
Последняя цифра шифра
Тип двигателя
Мощность, кВт
0
MTKH 511-8
34
1
MTKF 211-6
9
2
MTKH 411-6
27
3
MTKF 412-8
26
4
MTKH 211-6
8,2
5
MTKF 411-8
18
6
MTKH 112-6
5,3
7
MTKF 312-8
13
и
Последняя цифра шифра
Тип двигателя
Мощность, кВт
8
MTKH 312-6
17,5
9
MTKF 112-6
5,8
Требуется:
1. Выбрать по каталогам и справочникам требуемый двигатель и выписать все его технические данные.
2. Рассчитать и построить естественную механическую характеристику в диапазоне
скольжения от S  1 до S  2 .
3. Рассчитать и построить механическую характеристику динамического торможения
для наиболее простой схемы соединения обмоток статора. Определить основные параметры источника постоянного тока.
4. Рассчитать и построить искусственные механические характеристики в двигательном
режиме при двух значениях частоты питающей сети f1  0,75 f н и f 2  0,3 f н , полагая,
что отношение напряжения сети к частоте остается постоянным.
Методические указания к задаче 4
1. При выборе двигателя можно воспользоваться приложением [4, 6].
2. При расчете естественной механической характеристики воспользоваться уравнениями [2, 3] с учетом активного сопротивления фазы статора.
3. Расчет характеристики динамического торможения провести по уравнениям [2, 3, б].
4. Механические характеристики двигателя при регулировании частоты рассчитать в соответствии с указаниями [3]. На том же рисунке построить естественную механическую характеристику.
5. Эффект вытеснения тока в стержнях ротора в расчетах не учитывать.
3.2.2. ЗАДАЧА 5
Для привода механизма используется асинхронный двигатель с фазным ротором с
номинальным напряжением 380 В и ПВ  25 % , выбираемый в соответствии с вариантом
задания по табл.3.7.
Таблица 3.7 Варианты задания к задаче 5
Последняя цифра шифра
Тип двигателя
0
MTF 411-8
1
MTH 312-8
2
MTF 211-6
3
MTH 411-6
4
MTF 311-8
Последняя цифра шифра
Тип двигателя
5
MTH 112-6
6
MTF 112-6
7
MTH 211-6
8
MTF 412-8
9
MTH 312-6
Разгон двигателя до основной скорости осуществляется с помощью симметричного
пускового реостата в несколько ступеней при заданном моменте статистического сопротивления, приведенного к валу двигателя, величина которого выбирается по табл. 3.8.
Таблица 3.8. Варианты задания к задаче 5
Последняя цифра шифра
с 
Мс
Мн
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,7
1,2
0,85
0,75
1,0
0,9
1,1
0,8
0,95
1,15
Требуется:
1. Выбрать по каталогам и справочникам электродвигатель и выписать все его технические данные.
2. Построить пусковую диаграмму и рассчитать сопротивления для каждой ступени
пускового реостата.
3. Построить механическую характеристику в режиме противовключения так, чтобы при
начальной скорости торможения, равной установившейся скорости на естественной
характеристике, начальный тормозной момент был равен 2 М н . Определить добавочное сопротивление в роторной цепи, обеспечивающее получение заданной характеристики.
4. Построить механическую характеристику двигателя при закороченном роторе для
случая снижения напряжения питающей сети на 15 %.
Методические указания к задаче 5
1. Пусковую диаграмму построить в абсолютных единицах. При расчете характеристик
и сопротивлений воспользоваться указаниями [2, 3, 6].
2. Расчет характеристики при пониженном напряжении выполнить пересчетом точек
естественной характеристики по уравнению:
U
М и  М е   п
Uн
2

 ,

где
Ме
-
момент на естественной характеристике.
3.3. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 3
3.3.1. ЗАДАЧА 6
Требуется:
1. Для двигателя постоянного тока, выбранного в задаче 1, рассчитать и построить
кривые переходного процесса   f t  и i  f t  или M  f t  при реостатном
пуске.
2. Для того же двигателя рассчитать и построить кривые переходного процесса   f t 
и i  f t  или M  f t  при динамическом торможении.
Методические указания к задаче 6
1. При расчете переходных процессов двигателя постоянного тока момент сопротивления (см. табл.3.2) считать реактивным. Момент инерции механизма, приведенный к
валу двигателя, принять равным 0,4 J дв . Расчет переходных процессов пуска и динамического торможения провести по уравнениям [2-4]. Электромагнитную инерцию
якорной цепи не учитывать.
2. Пуск асинхронного двигателя (задача 4) производится прямым включением в сеть.
Торможение двигателя динамическое. Момент инерции механизма, приведенный к
валу двигателя, равен 0,3 J дв . Момент статического сопротивления на валу двигателя
реактивный и выбирается согласно варианту задания по табл.3.9.
Таблица 3.9. Варианты задания к задаче 6
Предпоследняя цифра шифра
с 
Мс
Мн
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,6
0,8
0,5
0,9
0,75
0,55
1,1
0,4
0,85
0,7
Расчет переходных процессов провести в соответствии с указаниями [2.4].
3.3.2. ЗАДАЧА 7
Для привода производственного механизма используются один или два двигателя
постоянного тока независимого возбуждения, работающие на один вал. Двигатели получают
питание от реверсивного тиристорного преобразователя. Заданная мощность привода, а также номинальное напряжение двигателей, выбираются в соответствии с вариантом по
табл. 3.10. Для двухдвигательного привода в табл. 3.10 указана мощность одного двигателя.
Таблица 3.10 Варианты задания к задаче 7
Последняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Количество двигателей
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
Мощность, кВт
160
780
500
200
160
900
250
320
200
320
Напряжение, В
440
750
660
440
220
750
220
440
220
220
Регулирование скорости вращения двигателя однозонное. Диапазон регулирования
скорости выбирается по табл.3.11.
Таблица 3.11 Варианты задания к задаче 6
Предпоследняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Диапазон регулирования
8
10
6
8
8
10
10
6
10
6
Привод работает в повторно-кратковременном режиме.
Требуется:
1. Выбрать по каталогам и справочникам требуемый двигатель и выписать все его технические данные.
2. Выбрать по каталогам тиристорный преобразователь для питания двигателя (двигателей).
3. Рассчитать параметры и выбрать по каталогам необходимое силовое оборудование
(трансформатор или токоограничивающие реакторы, сглаживающий дроссель).
4. Вычертить упрощенную схему электропривода.
5. Рассчитать
и
построить
регулировочную
характеристику
преобразователя
U d  f   .
6. Рассчитать и построить электромеханические характеристики в двигательном режиме
и в режиме рекуперативного торможения при работе привода на максимальной,
средней и минимальной скоростях.
7. Рассчитать и построить на одном графике с электромеханическими характеристиками
границу прерывистого режима и границу безопасного инвертирования.
Методические указания к задаче 7
1. При выборе преобразователя и основного оборудования можно воспользоваться
[7, 12, 13]. Преобразователь выбрать с раздельным управлением группами вентилей.
2. При питании двух двигателей от одного преобразователя их удобно заменить одним
эквивалентным двигателем, для которого необходимо определить все параметры
(номинальные значения напряжения и тока, сопротивления якоря и т.д.). Например, при параллельном соединении двигателей эти параметры определяются следующим образом: номинальное напряжение равно напряжению одного двигателя, со-
противление якоря - половине сопротивления якорной цепи одного двигателя; номинальный ток - удвоенному току одного двигателя и т.д.
3. Расчет зависимости U d  f   провести по уравнениям:
U d  U d 0  cos  при  p

2


p
;


1  sin    
p
 

при  p  ,
Ud  Ud0 

2 p
2  sin
p
где
pm
-
для нулевых схем выпрямления;
p  2m
-
для мостовых схем;
m
-
число фаз питающей сети.
4. Расчет электромеханических характеристик вести по методике [3] без учета режима
прерывистых токов. При расчете принять линейное согласование характеристик вентильных групп. Минимальный угон регулирования определить из условия, что при
холостом ходе выпрямленное напряжение должно быть равно номинальному напряжению эквивалентного двигателя.
При расчете электромеханических характеристик определить значение углов регулирования, обеспечивающих эти характеристики
Расчет сопротивлений фазы трансформатора, приведенных ко вторичной обмотке,
можно провести по уравнениям:
X T  kc 
RT 
eк %  U 1фн
100  I 1н  kТ
,
Pкз
;
m1  I12н  kТ2
где
k c  1,0  1,2
-
коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока;
eк %
-
ЭДС короткого замыкания трансформатора;
U 1фн , I 1н
-
kТ
-
коэффициент трансформации;
Pкз
-
мощность короткого замыкания трансформатора;
m1
-
число фаз первичной обмотки.
номинальное значение первичных фазных напряжения и тока трансформатора;
Активное сопротивление сглаживающего дросселя и соединительных проводов при-
ближенно можно принять равным 0,1 R я .
5. Границу режима прерывистых токов и границу безопасного инвертирования рассчитать по уравнениям [3].
3.3.3. ЗАДАЧА 8
Пуск выбранного в задаче 7 привода из неподвижного состояния до основной скорости и остановка производятся с реактивным статическим моментом, равным половине номинального момента эквивалентного двигателя. Момент инерции механизма, приведенный к
валу двигателя, равен 0,2 от момента инерции эквивалентного двигателя.
Во время пуска и торможения система управления преобразователем обеспечивает линейное изменение выпрямленного напряжения. Время изменения выпрямленного напряжения при пуске и торможении, а также время работы на установившейся скорости, выбирается
в соответствии с вариантом задания по табл. 3.12.
Таблица 3.12 Варианты задания к задаче 8
Последняя цифра шифра
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
t n , c ,c
0,85
0,9
0,7
0,8
0,85
0,75
0,65
0,7
0,8
0,75
tt , c
0,55
0,65
0,75
0,65
0,95
0,6
0,7
0,6
0,7
0,8
ty, c
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Требуется:
1. Определить параметры структурной схемы системы ТП-Д при управлении тиристорным преобразователем от задатчика интенсивности, приведенной на рисунке.
Постоянную времени ТП принять Т ТП  0,01.
Структурная схема системы ТП-Д
2. Рассчитать переходные процессы и привести графики   f t  и iа  f t  при пуске, работе на установившейся скорости и торможении системы ТП-Д.
Методические указания к заданию 8
1. Расчет параметров структурной схемы системы ТП-Д провести в соответствии с ре-
комендациями [12, 13].
2. Расчет переходных процессов проводится на ЦВМ методами структурного моделирования, например, при использовании программ типа «Модель» или «TAU» [1214].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода - СПб.: Энергоатомиздат, 1994.
2. Ключев В И. Теория электропривода. - М :Энергоатомиздат,1985.
3. Основы
автоматизированного
электропривода/М.Г. Чиликин,
М.М. Соколов,
В.М. Терехов, А.В. Шинянский. М.: Энергия,1974.
4. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.:Энергоиздат,1981.
5. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода. – М.,: Энергия, 1979.
6. Зешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия, 1977.
7. Комплектные
тиристорные
электроприводы:
Справочник/Под
ред.
В.М. Перельмутера. - М. Энергоатомиздат, 1988.
8. Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий. Под
ред. М.Г. Зименкова, Г.В. Розенберга, Е.М. Феськова. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
9. Справочник
по
автоматизированному
электроприводу/Под
ред. В.А.Елисеева,
А.В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
10. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем
управления технологическими процессами/ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина,
М.Л. Самовера. - М.: Энергоиздат.
11. Косматов В.И, и др., Проектирование электроприводов: Метод/ указания. Магнитогорск: МГМИ, 1986.
12. Косматое В.И., Оглоблин А.Я, Проектирование электроприводов: Учеб пособие.Магнитогорск: МГМИ, 1993.
13. Косматое В.И. Проектирование электроприводов металлургического производства:
Учеб, пособие,- Магнитогорск: МГМА, 1998.
14. Оглоблин А.Я. Линейные динамические звенья и системы: Метод указания. Магнитогорск: МГМА, 1997.
Теория электрического привода. Рабочая программа, контрольные задания и метод,
указ. для студентов заочного обучения спец. 140604
Составители: Валерий Иванович Косматов
Виктор Яковлевич Сыромятников