МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»
Филиал в г.Северодвинске Архангельской области
Институт судостроения и морской арктической техники
Чурносов А.И.
Автоматизированный электропривод
Пособие и методические указания к выполнению контрольной работы
для студентов очной формы обучения специальности 220201
Северодвинск
2013 г.
Оглавление
Введение 3
1.Классификация автоматизированного электропривода 4
2.Определение моментов инерции 6
3.Силы и моменты, действующие 12
в системе электропривода. 12
4.Электромеханические свойства 15
двигателей постоянного тока. 15
5.Электромеханические свойства 20
двигателей переменного тока. 20
6. Режимы работы электродвигателей 24
6.1 Длительный режим. 24
6.2 Кратковременный режим. 24
6.3 Повторно-кратковременный режим. 24
7. Нагрев и охлаждение электродвигателей 25
7.1 Нагрев двигателя. 25
7.2 Охлаждение двигателя. 26
8. Выбор электродвигателя 27
9. Порядок выбора электроприводов 29
10. Расчет электропривода судового механизма 31
11. Выбор кабеля от распределительного щита (РЩ) 40
до электродвигателя 40
12. Выбор коммутационной аппаратуры 42
13. Управление режимами электропривода 43
Травить 43
Литература 45
Приложение А 46
Приложение Б 47
47
Приложение В 48
48
Приложение Г 49
49
Приложение Д 50
50
Приложение Е 51
51
Приложение Ж 52
52
Введение
Данное пособие по судовому электроприводу предназначено для закрепления теоретического материала студентами специальности «Системы электроэнергетики и автоматизации судов».
Для лучшего усвоения материала и приобретения инженерных навыков приведены примеры задач и их решения. Кроме того, дано развернутое описание выбора электропривода для грузоподъемного механизма, по заданному режиму работы, произведена проверка на тепловой режим, выбор кабеля, коммутационной аппаратуры, принципиальная схема режимов работы электропривода.
Основные единицы измерения.
L –длина (м)
M – масса (кг)
t – время (сек)
F – сила (H)
U – скорость поступательного движения (м/с)
– ускорение (м/с2)
E – угловое ускорение (рад/сек2)
M – момент (H/м)
A – работа, энергия (Дж)
P – Мощность (Вт)
J – момент инерции (кг м2)
GD2 – маховый момент (кг м2)
1.Классификация автоматизированного электропривода
Автоматизированный электропривод ̶ электромеханическая система, состоящая из электродвигателей, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначено для приведения в движение исполнительных органов и управления этим движением.
Рисунок 1 ̶ Структурная схема электропривода
В системах управления электроприводами используют:
- релейно-контакторные аппараты;
- преобразовательные устройства;
- датчики (электромагнитные, электромеханические, полупроводниковые);
- элементы цифровой и аналоговой вычислительной техники;
- микропроцессоры и микро ЭВМ и т.п.;
Простейшая схема автоматизированного электропривода (рисунок 1) состоит:
- из электродвигателя (ЭД), который через механизм передачи (МП) преобразует энергию вращательного движения в энергию поступательного движения или вращательного движения через редуктор;
- преобразовательного устройства (ПР), предназначенного для преобразования сетевого напряжения (тока) в параметры для питания электродвигателя (трансформаторы с выпрямителями, инверторы напряжения или тока и т.п.);
- исполнительной, рабочей машины (РМ), осуществляющей производственные или технологические операции по обработке изделий, перемещению груза, конвейера и т.п.;
- управляющее устройство необходимо для управления режимами работы электропривода посредством выработки сигнала, как на основе задающего воздействия (программы), так и совместно с обратными связями регулирования или следящей системы.
Датчики обратной связи ДОС1 преобразует электрические параметры напряжения или тока в соответствующий сигнал, датчик ДОС2 преобразует механические параметры (момент, частоту вращения), датчик ДОС3 ̶ выходные параметры рабочей машины (перемещение, скорость, давление и т.д.) в соответствующий сигнал для управляющего устройства.
По характеру передачи энергии от электрической сети к рабочим органам различают:
- групповой электропривод, в котором рабочие органы нескольких машин приводятся в движение одним электродвигателем через ременные передачи, трансмиссию, кулачковые механизмы и т.д.;
- одиночный электропривод приводит в движение рабочие органы одной машины одним электродвигателем. Это якорно-швартовные устройства, рулевое устройство, винт гребного электродвигателя и т.д.;
- многодвигательным называют электропривод, где каждый рабочий орган машины приводится в движение одним или несколькими электродвигателями. В электроприводе грузоподъемных механизмов (ГПМ), механизм поворота платформы, изменения вылета стрелы, подъема груза приводятся в движение отдельными электродвигателями.
По степени автоматизации разделяют на:
- неавтоматизированный (ручной) электропривод предусматривает участие оператора в выработке начального управляющего воздействия и контроля им регулируемых параметров;
- автоматизированный – это электропривод, где оператор участвует только в выработке первоначального управляющего воздействия;
- автоматический электропривод, где управляющее воздействие и режим работы обеспечивается без участия оператора;
- различают местное и дистанционное управление электроприводами, например, на судах управление осуществляется с местного или центрально поста.
Для автоматизированных и автоматических систем различают:
- стабилизирующий электропривод – это система, где поддерживается постоянство определенных параметров, например, частота вращения, перемещение, момент на валу и т.д.;
- программный электропривод – это привод, работающий по заранее заданной программе;
- следящий электропривод – автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа рабочей машины с определенной точностью в соответствии с меняющимся задающимся сигналом.