Pakhomov_A_N__Krivenkov_M_V_Elektricheskiy_privod_uchebnoe_posobie
.pdf251
3.Какие переменные электропривода регулируются при управлении движением исполнительного органа рабочей машины?
4.Какие способы регулирования координат существуют?
5.Какие разновидности обратных связей применяются в замкнутых системах электропривода?
6.Почему жесткость механических характеристик электропривода увеличивается при введении обратной связи по скорости?
7.Какие способы используются для регулирования скорости двигателя постоянного тока?
8.В чем заключается отличие регулирования скорости с постоянным моментом и постоянной мощностью?
9.При каких способах регулирования АД работает с малыми значениями скольжения?
10.Каковы соотношения между частотой и амплитудой питающего статор АД напряжения при частотном способе регулирования скорости?
11.На каком принципе основано регулирование скорости АД в каскадных схемах?
12.Что представляют собой следящий электропривод и электропривод
спрограммным управлением?
13.Что такое комплектный электропривод?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основное назначение учебного пособия – сформировать у студентов базовые знания по электроприводу для последующего углубленного изучения специальных дисциплин.
Предложенная методика изложения учебного материала по разделам учебного курса, дополненная практическими и лабораторными занятиями, а также вопросами для самоконтроля, дает студенту целостное представление о содержании и концепции изучаемого курса.
Помимо этого, студент имеет возможность самостоятельно освоить разделы учебной дисциплины. Изучая курс «Электрический привод» при таком комплексном подходе, студент, обучающийся по специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», впервые может осознанно определиться – насколько правильно была выбрана им специальность.
Имея на руках подобный материал по всем разделам учебной дисциплины, студент тщательнее готовится к практическим и лабораторным занятиям. Предварительно ознакомившись с теоретическим материалом по конспекту лекций, ему будет значительно лучше воспринимать содержание лекции, а также заранее подготовить вопросы по интересующим темам. Все это, в конечном счете, будет способствовать повышению качества обучения.
252
Приложение 1
ГЛОССАРИЙ ТЕРМИНОВ
А
Анод – электрод полупроводникового элемента (например, диода), имеющий положительный потенциал.
Асинхронная машина – электрическая машина переменного тока, ротор которой вращается со скоростью, отличающейся от скорости вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора.
Б
Блокировка – устройство для исключения соприкосновения персонала с опасными для жизни элементами установки, либо для согласования включения нескольких пускателей. Различают блокировку механическую и электрическую.
В
Вентиль полупроводниковый – электрический прибор, обладающий односторонней проводимостью: высокой для токов одного (прямого) направления и низкой – для токов обратного направления.
Вентильный двигатель – синхронный двигатель, в котором коммутация фаз (секций) обмоток осуществляется полупроводниковой схемой по сигналам от датчика положения ротора.
Выпрямитель – устройство для преобразования напряжения переменного тока в постоянный. В общем случае, выпрямитель может содержать трансформатор, вентильную группу и сглаживающий фильтр.
Г
Гармоника – составляющая гармонического колебания, частота которого больше в целое число раз основной частоты этого колебания.
Д
Датчик – чувствительный элемент системы автоматического регулирования, с помощью которого измеряется величина контролируемого параметра объекта регулирования.
Двигатель постоянного тока – электрическая машина, по обмоткам которого протекает только постоянный ток.
253
Двоичный код – позиционная весомозначная система счисления с основанием 2 и с цифрами 0 и 1.
Диапазон регулирования – отношение наибольшего значения к наименьшему значению координаты электропривода при данном способе ее регулирования в возможном диапазоне изменения возмущающих воздействий.
Дроссель – катушка, применяющаяся в качестве индуктивного сопротивления для цепей переменного тока.
Ж
Жесткость механической характеристики – степень наклона харак-
теристик к горизонтальной оси.
З
Звезда – схема соединения обмоток электродвигателя переменного тока, при которой их концы соединяются вместе, а начала служат для присоединения к трехфазной сети.
И
Интерфейс – совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для организации обмена информацией между компонентами одной сложной микросхемы, либо компонентами микроЭВМ, либо между микроЭВМ и внешними устройствами.
Исполнительное устройство – элемент системы автоматического регулирования, непосредственно воздействующий на объект регулирования.
К
Катод – электрод полупроводникового элемента (например, диода), нормально находящийся под отрицательным потенциалом.
Комбинационный элемент – элемент, состояние выходных сигналов которого зависит только от текущего состояния входных сигналов. К комбинационным элементам относятся элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, дешифраторы, демультиплексоры и др.
Коммутация – процессы, происходящие при каких-либо переключениях электрических цепей.
Контактор – электромагнитное реле, которое имеет мощную контактную систему, служащую для коммутации рабочих цепей электродвигателей.
Коэффициент мощности – косинус угла между векторами тока и напряжения в цепи нагрузки. Характеризует потери мощности в сети.
254
М
Магнитная индукция – количественная характеристика магнитного по-
ля.
Магнитное поле – пространство, в котором обнаруживается действие магнитных сил.
Магнитный поток – поток вектора магнитной индукции через замкнутый контур.
Магнитный пускатель – специализированный аппарат, предназначенный для пуска, останова и реверса электрических двигателей.
Механическая характеристика – зависимость угловой скорости вращения вала двигателя от его электромагнитного момента.
Микросхема – миниатюризованная электронная схема, состоящая из взаимосвязанных транзисторов, резисторов и других компонент и изготавливаемая как конструктивно единое устройство, чаще всего в виде интегральной схемы.
Момент сопротивления статический – момент сопротивления движе-
нию рабочей машины или ее исполнительного органа, обусловленный силами полезных и паразитных сопротивлений. Различают активные и реактивные статические моменты.
Момент электромагнитный – совокупность электромагнитных сил, действующих на плечо, равное радиусу ротора электрической машины.
Н
Насыщение – режим работы какого-либо устройства, при котором реакция системы на его выходе не пропорциональны входному воздействию.
Номинальные значения величин – значения параметров электротехнического изделия, указанные изготовителем в технической документации. При соблюдении указанных значений изделие будет работать исправно в течение гарантийного срока.
О
Обмотка – витки провода, размещенные в пазах магнитопровода электрической машины.
Обмотка возбуждения – обмотка машины постоянного тока или синхронной машины, создающая магнитный поток.
Обратная связь – передача информации с выхода системы регулирования на ее вход.
255
П
Память цифровых вычислительных систем – совокупность технических средств (запоминающих устройств), предназначенных для приема (записи), хранения и выдачи (считывания) информации, представленной двоичным кодом.
Параметр – показатель, характеризующий устройство или процесс. Переходный процесс – процесс перехода от одного режима работы
электрической цепи к другому.
Постоянная времени – величина, которая позволяет определить время окончания переходного процесса.
Продолжительность включения – отношение времени работы электротехнического устройства к суммарному времени работы и нерабочего состояния.
Пусковой ток – ток, протекаемый по обмоткам двигателя (потребляемый из сети) при его включении.
Р
Рабочие машины и механизмы – устройства для замены человеческого труда в производстве, обслуживании и других областях деятельности человека и изменения формы, свойств, состояния и положения предметов труда.
Реакция якоря – влияние магнитного потока якоря на поток индуктора электрической машины.
Реверс – изменение направления вращения электродвигателя. Регулирование – воздействие, приводящее к целенаправленному изме-
нению каких-либо параметров объекта регулирования.
Релейный элемент – устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение выходного сигнала под воздействием управляющего входного сигнала, изменявшегося непрерывно в определённых пределах.
С
Самоиндукция – электромагнитная индукция в электрической цепи, обусловленная изменением магнитного потока в результате изменения тока в этой цепи.
Сдвиг фаз – угол между векторами электрических величин. Синхронная машина – электрическая машина переменного тока, ротор
которой имеет обмотку возбуждения или выполнен в виде магнита. Ротор синхронной машины вращается со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора.
Система управления – совокупность устройств, необходимых для управления каким-либо процессом.
256
Система автоматического управления – система управления, все опе-
рации в которой осуществляются без непосредственного участия человека. Система автоматизированная – система управления, отдельные опера-
ции в которой осуществляются человеком.
Система регулирования – система управления, задачей которой является обеспечение постоянства или изменение по некоторому закону какой-либо физической величины.
Скольжение – разность частот вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя и вала его ротора, отнесенная к частоте вращения магнитного поля статора.
Сопротивление электрическое – свойство проводника препятствовать прохождению через него электрического тока. Различают активные и реактивные сопротивления. Последние бывают емкостными и индуктивными.
Т
Тахогенератор – генератор постоянного или переменного малой мощности, напряжение на выходе которого зависти от частоты вращения его вала.
Ток электрический – упорядоченное движение электрических зарядов. Различают постоянный и переменный ток. Последний, как правило, изменяется по гармоническому закону.
Ток короткого замыкания – аварийный ток, возникающий при замыкании токоведущих частей разных полюсов или фаз между собой или замыкании токоведущих частей на землю.
Транзистор – полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний, выполненный на основе монокристаллического полупроводника, содержащего не менее трех областей с различной проводимостью.
Триггер – схема (элемент схемы), способная находиться в двух устойчивых состояниях: «включено» или «выключено», т. е. принимать логические значения «истина» или «ложь». Триггер меняет свое состояние только в ответ на определенный входной сигнал.
У
Управление – организация того или иного процесса, которая обеспечивает достижение определенных целей.
Ф
Фильтр – устройство, применяемое в электрических схемах для устранения нежелательных помех в электрических сигналах.
257
Ш
Шаговый двигатель – электрический двигатель, преобразующий управляющие импульсы в фиксированные углы поворота вала.
Э
ЭДС индукции – электродвижущая сила, наводимая в контуре при его пересечении магнитным потоком.
ЭДС самоиндукции – электродвижущая сила, возбуждаемая магнитным потоком в проводнике, наводимым изменением протекающего по проводнику током.
Эквивалентная схема – упрощенная электрическая схема, в которой справедливы такие же соотношения между токами и напряжениями, как и в реальной электрической цепи.
Электрический привод – электромеханическая система, состоящая из электропреобразовательного, электродвигательного, передаточного, управляющего и информационного устройств, предназначенная для приведения в движение рабочих органов машин и механизмов и целенаправленного управления этим движением.
Электродвижущая сила – сила, работа которой по перемещению электрических зарядов по замкнутому контуру не равна нулю.
Элемент памяти – устройство, способное находиться в состоянии логической единицы или нуля сколь угодно продолжительный период времени. Один элемент памяти обеспечивает хранение одного бита информации. Одна ячейка памяти может содержать несколько элементов памяти.
Я
Якорь – часть электрической машины, которая индуцирует электродвижущую силу.
Приложение 2
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Таблица П.1
Двигатели постоянного тока продолжительного режима типа ПН, 220 В защищенные с регулированием частоты вращения до 1:2
|
|
|
|
активныхЧисло проводников якоряN |
Числопараллельныхветвей якоря2а |
Числополюсов 2р |
Сопротивление при t = 15ºC |
Номинальный параллельнойток обмоткиI |
Номинальный полюсапоток Ф, мВб |
Моментинерции якоряJ, кг·м2 |
|
||
|
Р |
n |
I |
+Якорьдобав полюочные- rсы |
Стабилизирующаяоб- rмотка |
Параллельная обмотка r |
|||||||
|
, кВт |
/ мин об |
А |
|
|
|
, Ом |
, Ом |
Ом |
А |
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
||||||
Тип |
|
|
, |
|
|
|
.д |
|
пар |
|
|
|
|
|
н |
н |
я |
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,6 |
2200–2400 |
35,0 |
522 |
2 |
4 |
0,26 |
0,043 |
298 |
0,6 |
5,4 |
|
|
ПН-45 |
4,4 |
1500–2100 |
23,5 |
812 |
2 |
4 |
0,60 |
0,043 |
298 |
0,6 |
2,0 |
0,07 |
|
|
2,5 |
1000–1950 |
14,1 |
1218 |
2 |
4 |
1,37 |
0,11 |
372 |
0,48 |
4,8 |
|
258 |
|
100 |
2250–2400 |
52,2 |
496 |
2 |
4 |
0,17 |
0,012 |
188 |
0,95 |
5,6 |
|
|
ПН-68 |
6,5 |
1550–2000 |
35,0 |
744 |
2 |
4 |
0,364 |
0,012 |
250 |
0,71 |
5,2 |
0,125 |
|
|
3,7 |
1000–1750 |
21,0 |
1116 |
2 |
4 |
0,89 |
0,05 |
250 |
0,71 |
5,2 |
|
|
ПН-85 |
9,0 |
1500–2000 |
48,0 |
496 |
2 |
4 |
0,22 |
0,02 |
228 |
0,78 |
8,3 |
0,16 |
|
5,6 |
1000–1750 |
30,0 |
744 |
2 |
4 |
0,48 |
0,04 |
228 |
0,78 |
8,1 |
|
||
|
|
|
|||||||||||
|
15,0 |
1560–2000 |
81,5 |
556 |
2 |
4 |
0,143 |
0,004 |
96 |
1,8 |
7,1 |
|
|
ПН-100 |
10,0 |
1090–1900 |
55,0 |
834 |
2 |
4 |
0,33 |
0,009 |
136 |
1,3 |
6,6 |
0,4 |
|
|
5,8 |
780–1500 |
34,0 |
1112 |
2 |
4 |
0,621 |
0,013 |
136 |
1,3 |
7,0 |
|
|
|
21,0 |
1500–1900 |
110 |
420 |
2 |
4 |
0,09 |
0,004 |
150 |
1,2 |
9,7 |
|
|
ПН-145 |
13,5 |
1050–1800 |
73,0 |
556 |
2 |
4 |
0,12 |
0,006 |
150 |
1,2 |
10,5 |
0,5 |
|
|
8,5 |
780–1500 |
46,5 |
834 |
2 |
4 |
0,36 |
0,014 |
166 |
1,1 |
9,3 |
|
|
|
33,5 |
1580–1900 |
174 |
350 |
2 |
4 |
0,054 |
0,002 |
92 |
1,9 |
11,2 |
|
|
ПН-205 |
20,5 |
1050–1800 |
110 |
556 |
2 |
4 |
0,08 |
0,006 |
92 |
1,9 |
11,4 |
1,0 |
|
|
14,0 |
750–1500 |
76 |
700 |
2 |
4 |
0,22 |
0,01 |
92 |
1,9 |
11,5 |
|
|
|
46,5 |
1500–1800 |
238 |
278 |
2 |
4 |
0,035 |
0,002 |
59 |
3,0 |
15,0 |
|
|
ПН-290 |
29,0 |
1000–1600 |
151 |
396 |
2 |
4 |
0,070 |
0,002 |
57 |
3,1 |
15,5 |
1,2 |
|
|
19,0 |
750–1300 |
102 |
524 |
2 |
4 |
0,122 |
0,007 |
86 |
2,1 |
15,6 |
|
|
Таблица П.2
Двигатели постоянного тока продолжительного режима типа ПН, 220 В защищенные с регулированием частоты вращения до 1:3 и 1:4
|
|
|
|
Числоактивных проводников якоряN |
параллельЧисло - ветвейных якоря 2а |
полюсовЧисло 2р |
Сопротивление при t = 15ºC |
Номинальныйток параллельной обмоткиI |
Номинальныйпополюсаток Ф, мВб |
Моментинерции якоряJ, кг·м2 |
|
|||
|
Р |
n |
I |
+Якорьдобаво полюсычные r |
Стабилизирующая обмоткаr |
Ом |
Параллельная обмоткаr Ом |
|
||||||
|
, кВт |
/ мин |
, А |
|
|
|
. п д |
пос |
|
пар |
н |
|
|
|
Тип |
|
|
|
|
|
|
Ом |
, |
|
, |
, А |
|
|
|
|
|
об, |
ня. |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
н |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПН-28,5 |
0,74 |
700–2100 |
4,7/5,2 |
2668 |
2 |
4 |
6,20 |
0,18 |
|
452 |
0,39 |
3,0 |
0,0575 |
|
ПН-45 |
1,2 |
700–2100 |
7,1/7,7 |
1740 |
2 |
4 |
3,07 |
0,141 |
|
340 |
0,52 |
4,7 |
0,07 |
|
ПН-68 |
1,45 |
700–2100 |
8,5/9,2 |
1798 |
2 |
4 |
2,49 |
0,182 |
|
312 |
0,57 |
4,8 |
0,125 |
|
ПН-85 |
2,3 |
700–2100 |
13,7/15,5 |
1054 |
2 |
4 |
1,24 |
0,0712 |
|
246 |
0,72 |
8,1 |
0,16 |
|
ПН-100 |
2,7 |
600–1800 |
17/20,1 |
1470 |
2 |
4 |
1,94 |
0,0029 |
|
175 |
1,00 |
6,4 |
0,4 |
259 |
ПН-145 |
4,2 |
600–1800 |
24/27 |
1112 |
2 |
4 |
1,71 |
0,0073 |
|
162 |
1,10 |
9,2 |
0,5 |
|
ПН-205 |
6,5 |
550–1650 |
37,5/43 |
1112 |
2 |
4 |
0,58 |
0,0036 |
|
120 |
1,48 |
10,2 |
0,95 |
|
ПН-290 |
9,5 |
550–1650 |
53/57,5 |
786 |
2 |
4 |
0,35 |
0,0069 |
|
96,4 |
1,84 |
15,0 |
1,15 |
|
ПН-400 |
14,5 |
500–1500 |
78/83 |
684 |
2 |
4 |
0,23 |
0,005 |
|
77,2 |
2,3 |
18,0 |
2,25 |
|
ПН-550 |
18,5 |
500–1500 |
93/103 |
564 |
2 |
4 |
0,18 |
0,00292 |
|
65,2 |
2,7 |
24,0 |
2,68 |
|
ПН-750 |
17,5 |
400–1200 |
94/105 |
668 |
2 |
4 |
0,19 |
0,00464 |
|
75,6 |
2,3 |
25,0 |
5,85 |
|
ПН-1000 |
24,0 |
400–1200 |
126/138 |
498 |
2 |
4 |
0,12 |
0,00308 |
|
63 |
2,8 |
33,0 |
6,74 |
|
ПН-1320 |
29,0 |
400–1200 |
153/170 |
462 |
2 |
4 |
0,085 |
0,00214 |
|
39,2 |
4,5 |
35,0 |
13,1 |
|
ПН-1750 |
33,0 |
400–1200 |
172/186 |
378 |
2 |
4 |
0,068 |
0,00122 |
|
33,4 |
5,3 |
48,0 |
14,3 |
|
ПН-28,5 |
0,44 |
530–2120 |
3,0/3,7 |
3480 |
2 |
4 |
10,79 |
0,251 |
|
492 |
0,36 |
3,1 |
0,0575 |
|
ПН-85 |
1,25 |
500–2000 |
7,5/7,9 |
1488 |
2 |
4 |
2,35 |
0,145 |
|
246 |
0,72 |
3,3 |
0,16 |
|
ПН-205 |
4,5 |
450–1800 |
27/34,8 |
1320 |
2 |
4 |
0,92 |
0,0096 |
|
95,2 |
1,85 |
11,0 |
0,95 |
|
ПН-290 |
5,5 |
400–1600 |
32/39 |
1176 |
2 |
4 |
0,88 |
0,0069 |
|
114 |
1,60 |
12,8 |
1,15 |
|
ПН-400 |
9,0 |
400–1600 |
49/55,5 |
820 |
2 |
4 |
0,33 |
0,005 |
|
77,2 |
2,3 |
18,0 |
2,25 |
|
ПН-550 |
12,0 |
400–1600 |
65/72 |
684 |
2 |
4 |
0,26 |
0,00292 |
|
65,2 |
2,7 |
24,0 |
2,68 |
|
ПН-1000 |
14,5 |
300–1200 |
77/90 |
668 |
2 |
4 |
0,214 |
0,00309 |
|
63 |
2,8 |
33,0 |
6,72 |
|
ПН-1750 |
19,0 |
300–1200 |
102/120 |
494 |
2 |
4 |
0,083 |
0,00456 |
|
33,4 |
5,3 |
48,0 |
14,8 |
|
