ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД.
ДИНАМИКА. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
1. ЦЕЛИ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Курс «Электрический привод» относится к общепрофессиональным дисциплинам при подготовке инженеров по специальности 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и имеет главной целью изучение общих физических закономерностей электропривода, особенностей взаимодействия элементов электромеханической системы, характера статических и динамических процессов как в разомкнутой, так и в замкнутой обратными связями по главным координатам системах.
В результате изучения дисциплины студенты должны иметь представление:
- о связи курса с другими дисциплинами и его место в ряду прочих курсов специ-альности;
- о роли в подготовке студентов данной специальности;
- о современном состоянии научных дисциплин, являющихся основой для учебно-го курса, и перспективах их развития в будущем;
- об основных сферах применения получаемых знаний;
- о существующих подходах к рассмотрению вопросов курса;
- о классификации электроприводов по ряду признаков, например, роду тока, назначению, физическим принципам преобразования электрической энергии в механическую и т.д.
- о структуре электропривода и технической реализации электроприводов;
- о функционировании электропривода.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- терминологию, основные определения, законы механики электропривода;
- физические свойства механической части электропривода;
- закономерности электромеханического преобразования энергии;
- методы математического описания механической части электропривода и электромеханических преобразователей энергии;
- классификацию современных систем регулируемого электропривода;
- общие методы расчета мощности двигателей;
- общие методы расчета энергетических показателей электроприводов.
В результате изучения дисциплины студент должен уметь:
- формулировать требования к электроприводу как к основному элементу технологического процесса;
- рассчитывать параметры, электромеханические и механические характеристики, переходные процессы, нагрузочные диаграммы, энергетические показатели, показатели качества регулирования координат электропривода;
- описать математически статические и динамические процессы в электроприводе;
- оценивать показатели качества регулирования координат электропривода;
- использовать современную информационно-вычислительную технику при выполнении расчетов;
- выполнять проектирование и расчет элементов разомкнутых электроприводов.
2. АННОТАЦИЯ
Содержание: математическое описание физических процессов и принципов управления и регулирования координат в электроприводах переменного и постоянного тока, элементная база силового и информационного каналов электропривода и принципы проектирования автоматизированных электроприводов.
Межпредметные связи:
Изучение дисциплины «Электрический привод» базируется на знаниях, получен-ных при освоении следующих естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин: физические основы электроники, теоретическая механика, теоретические основы электротехники, теория автоматического управления, электрические машины, электрические и электронные аппараты.
Знания и умения, полученные при изучении этой дисциплины являются базовыми для следующих дисциплин: «Теория электропривода», «Системы управления электроприводов», «Электрооборудование промышленности», «Автоматизация технологических процессов в электроизоляционной и кабельной технике», «Монтаж и эксплуатация электрических машин», «Монтаж и эксплуатация электрических аппаратов».
3. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Основные понятия и определения.
Определение понятия «электропривод». Назначение электропривода как средства обеспечения современных технологических процессов. Электропривод как система. Структурная схема электропривода, силовой и информационный каналы. Общие требования к электроприводу. Краткие сведения из истории развития электропривода. Современный автоматизированный электропривод и тенденции его развития.
2. Механика электропривода.
Уравнения механического движения. Расчетные схемы механической части электропривода. Статические и динамические характеристики. Механические характеристики. Приведение моментов, сил, масс, жесткостей. Многомассовые ме-ханические системы – способы математического описания, варианты моделей: структурные схемы, модели в переменных состояния, аналоговые и дискретные представления.
Установившееся движение электропривода. Устойчивость механического движе-ния. Неустановившееся движение электропривода при постоянном динамическом мо-менте, при линейной и нелинейной зависимости динамического момента от скорости. Оптимизация передаточного числа редуктора.
3. Общие принципы построения автоматизированного электропривода
Понятие о регулировании координат электропривода. Регулирование скорости, тока и момента двигателей, положения координат электроприводов. Режимы работы электроприводов.
Принципы построения систем управления электроприводами. Классификация обратных связей. Автоматическое регулирование скорости при участии обратной связи по напряжению, току или скорости двигателя.
4. Физические процессы и регулирование координат в электроприводе с ДПТ независимого возбуждения.
Обобщенная электрическая машина. Физические процессы, параметры, режимы работы в электроприводах постоянного тока независимого возбуждения. Структурная схема двигателя постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения.
Естественные и искусственные статические и динамические характеристики электроприводов в разомкнутых системах. Регулирование координат ДПТ независимого возбуждения. Торможение ДПТ независимого возбуждения.
5. Физические процессы и регулирование координат в электроприводах с ДПТ последовательного возбуждения.
Физические процессы, параметры, режимы работы в электроприводах с ДПТ последовательного возбуждения. Структурная схема, динамические режимы ДПТ последовательного возбуждения.
Регулирование координат ДПТ последовательного возбуждения. Торможение ДПТ последовательного возбуждения. Особенности электроприводов с двигателями смешанного возбуждения.
6. Физические процессы и регулирование координат в электроприводах с асинхронными машинами.
Физические процессы, параметры, схема замещения, режимы работы асинхронных машин. Структурная схема асинхронной машины в двигательном режиме.
Естественные и искусственные статические характеристики. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя (АД). Регулирование скорости АД резисторами в цепях ротора и статора, изменением числа пар полюсов.
Принципы управления координатами асинхронного короткозамкнутого двигателя в разомкнутой структуре при неизменной скорости поля, при изменении частоты.
7. Физические процессы в электроприводах с синхронными машина.
Физические процессы, параметры, режимы работы синхронных машин. Структур-ные схемы синхронного электропривода. Естественные и искусственные механические характеристики.
Пуск, синхронизация и регулирование скорости синхронных двигателей. Автоматическое регулирование возбуждения.
8. Электроприводы с синхронными двигателями со специальными свойствами (2 ч.)
Электропривод с шаговыми двигателями (ШД). Принцип действия и основные свойства ШД. Схемы управления дискретным электроприводом. Схемы и принципы работы тиристорных коммутаторов дискретного электропривода. Электропривод с вентильными двигателями (ВД). Принцип действия и основные свойства ВД. Схемы ВД с естественной и искусственной коммутацией вентилей инвертора.
9. Регулирование координат и формирование характеристик электропривода в замкнутых системах (10 ч.)
Механические и электромеханические характеристики ДПТ независимого возбуждения при питании от тиристорного преобразователя напряжения. Управляемые выпрямители – нулевые и мостовые схемы, параметры, характеристики и режимы при работе на якорную цепь ДПТ. Формирование статических характеристик электропривода в замкнутой системе преобразователь-двигатель с обратными связями по скорости, напряжению и току. Регулирование координат электропривода в системе источник тока-двигатель.
Импульсный способ регулирования координат ДПТ: импульсное регулирование сопротивление в цепи якоря, магнитного потока и напряжения на якоре. Принципы работы импульсных преобразователей.
Регулирование координат электропривода в системе преобразователь напряжения – двигатель. Простые схемы управления.
Регулирование координат электропривода в системе преобразователь частоты – двигатель. Принципы работы преобразователей частоты без звена постоянного тока и с промежуточным звеном постоянного тока.
Принципы управления координатами АД с фазным ротором: параметрический, в каскадных схемах, при двойном питании. Импульсный способ регулирования координат асинхронного двигателя. Способы торможения асинхронных двигателей.
10. Переходные режимы в электроприводах.
Общая характеристика и классификация переходных режимов. Переходные режи-мы в электроприводах с двигателями постоянного тока. Электромеханическая постоянная времени. Особенности механических переходных режимов в электроприводах с асинхронными двигателями.
Переходные режимы в электроприводах при механической и электромагнитной инерции. Электромагнитная постоянная времени. Переходные процессы и их формирование в системе преобразователь – двигатель постоянного тока. Особенности переходных режимов при изменении магнитного потока двигателей постоянного тока.
Переходные процессы в асинхронном электроприводе и их формирование. Особенности переходных процессов в синхронном электроприводе.
11. Автоматическое управление электроприводами в разомкнутых системах.
Основные функции систем автоматического управления. Элементы систем управления. Изображение элементов релейно-контакторного управления ДПТ. Главные и вспомогательные цепи: цепи управления, защиты и блокировки.
Принципы релейно-контакторного управления пуском электродвигателей в функции скорости, тока, времени, пути. Принципы релейно-контакторного управления торможением и реверсом электродвигателей. Типовые схемы ызомкнутых систем управления двигателями постоянного тока, асинхронными, синхронными и специальными двигателями.
12. Энергетика электропривода.
Постоянные и переменные потери мощности при номинальном и других устано-вившихся режимах, коэффициент потерь электродвигателя. Энергетические показатели регулируемого электропривода в установившемся режиме. Потери электроэнергии в переходных процессах электропривода и способы их снижения. Оценка энергетической эффективности электропривода. Оценка надежности электропривода. Экономические аспекты проектирования электроприводов.
13. Расчет мощности электродвигателей производственных механизмов.
Общие положения о выборе типа электропривода и расчете мощности двигателя.
Нагрев и охлаждение двигателей. Классификация двигателей по конструктивному исполнению, способу защиты, способу охлаждения, категории размещения. Классификация режимов работы электродвигателей.
Нагрузочные диаграммы и тахограммы механизмов и электроприводов.
Расчет мощности двигателя при продолжительном режиме с постоянной и переменной нагрузкой. Расчет мощности двигателя при кратковременном, повторно-кратковременном и перемежающихся режимах
Проверка двигателей по нагреву, перегрузочной способности, условию пуска. Выбор двигателя для регулируемого электропривода.
4. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
1. Тематика лабораторных работ части 1 - Статика
1. Статические характеристики и режимы работы электропривода с электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения
2. Статические характеристики и режимы работы электропривода с электродвигателем постоянного тока последовательного возбуждения
3. Статические характеристики и режимы работы асинхронного электродвигателя с фазным ротором
4. Статические характеристики и режимы работы электропривода системы «тири-сторный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения»
5. Статические характеристики и режимы работы синхронного электропривода
2. Тематика лабораторных работ части 2 - Динамика
1. Динамические характеристики и режимы работы электропривода с электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения
2. Динамические характеристики и режимы работы электропривода с электродвигателем асинхронного двигателя с фазным ротором
3. Динамические характеристики электропривода системы «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения
4. Статические и динамические характеристики и режимы работы замкнутого электропривода
5. Интернет ресурсы
1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_привод
2. http://elprivod.ogti.orsk.ru/reset/dx0056.pdf
3. http://aep.mpei.ac.ru/old/eldrive/
4. http://yanviktor.ru/index.htm
5. http://www.kron.spb.ru/
6. http://andr-romanov.narod.ru/Lib/kl_epy.pdf
7. http://www.danfoss.com/russia
6. Ключевые слова
Электропривод, электромеханической системы, расчета мощности двигателей, расчета энергетических показателей электроприводов, статические и динамические процессы в электроприводе.
Electric, electromechanical systems, the calculation of engine power, calculating the energy performance of electric, static and dynamic processes in electric.
7. Контактная информация для связи с преподавателем
Однокопылов Иван Георгиевич
Кафедра электропривода и электрооборудования
Учебный корпус № 8, 138. тел внут. 5183
Должность: Доцент
e-mail: odivan@yandex.ru
Copyright ©2011. Tomsk Polytechnic University,
All rights reserved.
- Учитель: Однокопылов Иван Георгиевич