Curs de cursuri de acționare electrică automată. A.V. romane acționare electrică. curs de curs. Sistem „convertor-motor tiristor”
ACTIONARE ELECTRICA AUTOMATIZATĂ
Curs de prelegeri pentru studenții specialității
„Mașini și unelte pentru prelucrarea metalelor”
CAPITOLUL 1 ASPECTE GENERALE AED. MECANICA AEP
1.1. Concepte de bază și definiții
1.1. Caracteristicile mecanice ale mașinilor de lucru și ED
1.2. Caracteristicile mecanice ale DPT
1.3. Caracteristicile mecanice ale tensiunii arteriale
1.4. Caracteristicile mecanice ale LED-urilor
CAPITOLUL 2 METODE DE CALCUL PUTERII ŞI SELECTAREA MOTOARELOR ELECTRICE
2.1. Forțe și momente care acționează în EP
2.2. Aducerea momentelor de rezistență și inerție la arborele motorului
2.3. Remarci generale . Încălzirea și răcirea motoarelor
2.4. Metoda pierderii medii . Metode echivalente.
2.5. Seria de motoare electrice utilizate în mașini-unelte
CAPITOLUL 3 ELEMENTE DE PUTERE ȘI PĂRȚI DE REGLARE ALE BOT-urilor
Clasificarea dispozitivelor electronice BOT
3.1. Convertoare cu tiristoare
3.2. Convertoare cu tranzistori
3.3. Senzori tipici
3.4. Unități de protecție EDS tipice
3.5. Regulatoare tipice
CAPITOLUL 4 BOTURI TIPICE ALE MAȘINILOR DE DEBAT METAL
4.1. Principii de construire a BOT-urilor tipice
4.2. Alimentare DC cu un singur circuit
4.3. SPR EP curent continuu cu control cu o singură zonă
4.4. SPR EP DC cu control în două zone
4.5. BOTS de curent alternativ cu AIN și AIT (circuite cu feedback în termeni de viteză și curent)
4.6. Sisteme de stabilizare a parametrilor tehnologici la tăierea metalelor
CAPITOLUL 5 URMĂTOARE BOTURI DE MAȘINI DE DEBAT METAL
5.1. Structuri tipice de urmărire a EF-urilor și elementelor acestora
5.2. Urmărirea EP cu reglarea subordonată a parametrilor
5.3. Urmărirea ED a depunerii mașinilor de frezat-copiat
LITERATURĂ
1. Acționare electrică automată a mecanismelor tipice de producție și a complexelor tehnologice: Manual pentru universități / M.P. Belov, V.A. Novikov, L.N. Rassudov. - M .: Centrul de Editură „Academia”, 2004. - 576 p.
2. Ingineria acţionărilor electrice şi sistemelor de automatizare: manual. manual pentru stud. superior. studiu. instituții / M.P. Belov, O. I. Zementov, A.E. Kozyaruk și alții; sub. ed. V.A. Novikova, L.M. Cernigov. - M .: Centrul editorial „Academia”, 2006. - 368 p.
3. Kovchin S.A., Sabinin Yu.A. Teoria acționării electrice: manual pentru universități. - SPb .: Energoatomizdat, 2000 .-- 496 p.
4. Shestakov V.M., Dmitriev B.F., Repkin V.I. Dispozitive electronice ale sistemelor automate de control: Manual. - SPb: Editura. LSTU, 1991.
CAPITOLUL 1. ASPECTE GENERALE AED. MECANICA AEP.
1.1. Concepte de bază și definiții
Există diferite tipuri de unități, dar datorită proprietăților sale eficiente de stocare, ușurință de transmisie, însumare și divizibilitate, electricitatea este utilizată mai pe scară largă decât alte tipuri de energie. În prezent, cea mai utilizată unitate electrică automată (GOST R 50369-92).
Acționare electrică (EP) se numește sistem electromecanic conceput pentru a pune în mișcare corpurile de lucru ale mașinilor, a controla intenționat aceste procese și constă dintr-o transmisie, motor electric, dispozitive de conversie, control și informare.
Dispozitiv de transfer este destinat transformării formelor de mișcare și transferului de energie mecanică de la dispozitivul motor către corpurile de lucru ale mașinii.
Dispozitiv de propulsie transformă energia electrică în mecanică și formează, împreună cu dispozitivul de transmisie, formele specificate de mișcare ale corpurilor de lucru.
Dispozitiv convertizor servește la conectarea PDS-ului la o sursă de energie electrică (rețea industrială sau autonomă), pentru a converti o formă de energie electrică în alta (de exemplu, redresarea curentului alternativ).
Dispozitive de control și informare sunt concepute pentru a forma legile date ale controlului fluxului de energie și mișcării corpurilor de lucru ale mașinilor.
clasificare EP
1. După programare: a) principal (de exemplu, mișcare principală);
b) auxiliar (de exemplu, depunere).
2. După natura curentului consumat al motorului: a) curent continuu;
b) curent alternativ.
3. După tipul de întrerupătoare de putere: a) tiristor;
b) tranzistor;
c) microprocesor
4. După tipul de sistem de control automat (ACS):
a) sisteme analogice (continue) EP (EPS);
b) PDS digital (discret);
c) BOT digital-analogic;
d) BOTS liniare sau neliniare;
e) BOTS statice sau astatice;
5. După funcții îndeplinite:
a) control brut al vitezei (BOTS deschise);
b) control precis al vitezei (BOTS închise);
c) urmărirea semnalelor de intrare care se schimbă aleatoriu (sisteme de urmărire);
d) dezvoltarea software a sarcinilor (BOT cu control programat);
e) reglarea interconectată a parametrilor (BOT-uri multimotor și interconectate);
Funcțiile a) -e) sunt considerate de bază. Funcțiile suplimentare includ: semnalizare (diagnosticare) și protecție electronică a semnalului.
Caracteristicile mecanice ale motoarelor cu inducție (IM)
1) Caracteristicile mecanice ale IM trifazate
Motorul asincron are o înfășurare statică trifazată. Când i se aplică o tensiune trifazată cu o frecvență, se formează un câmp magnetic care se rotește cu o viteză unghiulară, unde este numărul 10
perechi de poli statori (determinați de plasarea înfășurării).
Rotorul tensiunii arteriale este cel mai adesea scurtcircuitat ("cușcă veveriță"). La mașinile de ridicare și transport, se folosește un rotor de fază, în care înfășurarea rotorului este scoasă prin inele colectoare la o bază fixă și conectată la rezistențe suplimentare.
În prezent, AD este utilizat în mod implicit pentru a conduce majoritatea obiectelor.
La descrierea IM, parametrii electrici ai motorului au indici: 1 - stator; 2 - rotor.
Când R 1 = 0, caracteristica mecanică este descrisă prin formula
, unde este momentul critic; - alunecare.
1 - natural ();
1 "- invers (două din cele trei faze sunt schimbate);
4 - AD cu un rotor de fază,.
moduri de frânare
5 - franare dinamica: se alimenteaza curent continuu infasurarii statorului, apoi rotorul care se invarte va fi franat;
6 - contracurent (invers): (două faze sunt schimbate);
7 - recuperare, inversare cuplului. Pentru frânarea la zero, este necesar un invertor, care decelerează continuu.
Pornire AM: Pentru a limita curenții de pornire ai AM de mare putere sau pentru a obține o pornire lină a unei unități asincrone, utilizați:
1) includerea rezistențelor active sau inductive în circuitul statorului, care sunt scoase la sfârșitul pornirii;
2) "frecvența" începe prin convertor, schimbând fără probleme frecvența sursei de alimentare a motorului;
3) începerea cu un rotor de fază;
4) pornirea reactorului - includerea rezistențelor inductive în circuitul rotorului. La începutul pornirii, frecvența curentului în rotor este apropiată de frecvența rețelei, reactanța inductivă este mare și limitează curentul de pornire.
2) Caracteristicile mecanice ale IM bifazate
Produs pentru putere de până la 1 kW. Ele pot fi realizate cu rotor solid sau tubular. ОВ, ОУ - înfășurări de excitare și, respectiv, de control; Pentru a schimba fazele în circuitul OF, un condensator cu o capacitate de 1-2 μF este conectat în serie pentru fiecare 100 W.
Cu conexiune monofazată.
Notă: cu controlul frecvenței, caracteristicile vor deveni liniare și paralele între ele, cu controlul de fază - doar liniar.
Remarci generale
1) Sarcina este de a selecta corect un motor electric pentru un anumit mecanism (unitate), ținând cont de curentul și cuplul de încălzire și de suprasarcină permis.
Pierderile sunt împărțite în:
Constantele - mecanice si din otel - nu depind de curentul motorului;
Variabilele - în cupru - sunt o funcție de pătratul curentului motorului.
Relația dintre pierderi și eficiență:
, Unde R- puterea arborelui; Р 1 - consumul de energie.
2) Încălzirea și răcirea motorului electric în timpul funcționării pe termen lung.
- cantitatea de căldură degajată (generată) de motorul electric;
Capacitatea termică a motorului;
- transfer de căldură.
La o temperatură ambientală constantă, temperatura motorului va crește conform legii 
, unde este constanta de timp de încălzire, s; , deg.
3) Moduri de funcționare a motoarelor
a) pe termen lung (S1)
b) pe termen scurt (S2)
c) intermitent (S3, S4)
durata includerii 
, unde este ciclul de funcționare;
ciclu de lucru standardizat% = 15, 25, 40, 60%
4) Clasele de izolație și temperaturile de funcționare admise ale motoarelor.
În conformitate cu standardele internaționale, se disting următoarele clase de izolație
Clasele de izolație B și F sunt utilizate la motoarele generale.
5) Modificarea climatică a mașinilor electrice
6) Grade de protecție a mașinilor electrice (GOST 14254-80 și GOST 17494-72)
Denumirea generală a tipului de protecție (Protecție internațională) - IP, unde
Prima cifră: gradul de protecție a personalului împotriva contactului cu părțile mobile ale echipamentului și împotriva pătrunderii corpurilor străine solide în carcasă;
A 2-a cifră: gradul de protecție împotriva pătrunderii apei în echipament.
| IP | Numărul 1 | Numarul 2 | |
| Protecție la atingere | Protecție împotriva pătrunderii obiectelor străine | Protecție împotriva pătrunderii apei | |
| Neprotejat | Neprotejat | Neprotejat | |
| Din atingerea unei suprafețe mari (mâna) | De la obiecte mai mari de 50 mm | Din picăturile de apă care cad vertical | |
| Din atingerea degetelor tale | De la obiecte mai mari de 12 mm | De la picături și stropiri care cad vertical la un unghi de până la 15 0 pe perpendiculară | |
| De la atingerea obiectelor sau a firelor cu un diametru mai mare de 2,5 mm *) | De la obiecte mai mari de 2,5 mm | De la picături și stropiri care cad vertical la un unghi de până la 60 0 pe perpendiculară | |
| De la atingerea obiectelor sau a firelor cu un diametru mai mare de 1 mm *) | Obiecte solide mici (mai mult de 1 mm) | Din picăturile de apă din toate direcțiile | |
| De la atingerea oricărui tip de ajutoare *) | Din depunerea prafului în interior | Din jeturi de apă din toate direcțiile | |
| Din atingerea oricărui tip de ajutoare | Din orice praf | Din valurile apei | |
| - | - | Protecție prin imersare | |
| - | - | Protecție împotriva scufundării prelungite în apă |
*) Nu se aplică ventilatoarelor mașinilor electrice
Designul standard al protecției motorului este IP 54. La cerere, sunt furnizate grade de protecție sporite IP 55 și IP 65.
Actuatorii care lucrează cu un număr mare de incluziuni
Acționări cu masă inerțială suplimentară (rotor inerțial)
Unități controlate de convertizor cu un domeniu de control mai mare de 1:20
Unități controlate de convertizor care mențin cuplul nominal la viteză mică sau în poziție de oprire
Metode de calcul al puterii
Alegerea puterii motorului la sarcină staționară se efectuează în funcție de condiție (cea mai apropiată mai mare din catalog). În acest caz, motorul a venit la încălzire.
Luați în considerare alegerea puterii motorului la sarcină variabilă:
1. Metoda pierderilor medii (metoda directă).
Metoda se bazează pe o diagramă de încărcare. Luați în considerare o metodă directă de contabilizare a pierderilor de motor
1) Calculați puterea medie pe arborele motorului conform formulei
, 
Legea Joule-Lenz 
Pierderile motorului sunt proporționale cu puterea activă. Astfel, încălzirea motorului nu este determinată, dar. De aici se pune problema calculării pierderilor.
2) alegerea puterii motorului,
Unde k = 1,2 ... 1,3 - factor de siguranță, ținând cont de proporționalitatea pierderilor la pătratul curentului;
3) Calculul pierderilor la diferite sarcini folosind curbe de catalog conform formulei 
4) se determină pierderile medii pe ciclu 
;
5) selectarea puterii motorului în funcție de condiție, unde 
- motorul se incalzeste;
6) Motorul selectat trebuie verificat pentru suprasarcină și condiții de pornire
DPT: 
, ;
IAD: 
, 
Metode echivalente
Aceste metode sunt indirecte, deoarece iau în considerare indirect pierderile din mașina electrică.
1) Metoda curentului echivalent.
Se calculează un anumit curent echivalent, ale cărui pierderi sunt echivalente cu cele reale la sarcină variabilă, deoarece
2) Metoda momentului echivalent 
la Ф-const
; - motorul se incalzeste.
3) Metoda puterii echivalente la Ф-const, -const
; - motorul se incalzeste.
Motorul selectat trebuie apoi verificat pentru suprasarcină și condiții de pornire.
Cea mai largă aplicație este pentru metoda curentului echivalent, cea mai îngustă pentru metoda puterii echivalente. Metodele de curent și putere echivalente nu sunt aplicabile pentru controlul în două zone, deoarece conțin blocuri de produse în formule, 
... Mai precisă este metoda pierderii medii (metoda directă).
Notă: În funcționarea intermitentă, motorul este selectat din condiție.
;
Metodele de cuplu și curent echivalent practic nu sunt utilizate aici. Dacă sarcina în diferite cicluri nu este aceeași, calculați PV mediu, ținând cont n cicluri.
Convertoare cu tiristoare
Avantaje: a) fiabilitate; b) greutate redusă; c) putere de control scăzută; d) performante ridicate; e) randament ridicat (0,95-0,97)
Dezavantaje: a) nu rezista la suprasarcini; b) reducerea cos la sarcini mici; c) generarea de oscilații armonice mai mari în rețea la comutarea supapelor (pentru a le combate, includeți TOP)
1. Scheme TP și metode de control:
1) Circuitul de acționare inversare zero
m = 3 este faza convertorului. Avantaje: mai puține tiristoare. Folosit la unități de putere redusă.
2) Circuitul de rectificare în punte al unității reversibile (circuitul lui Larionov)
m = 6; Avantaje: a) mai puține șocuri de netezire; b) o clasă mai mică de tiristoare; Se foloseste la unitati de putere medie si mare.
2. Metode de control al TP reversibil:
a) separat, când grupurile de tiristoare sunt controlate alternativ.
Avantaje: 1) lipsa curentului de egalizare și, prin urmare, necesitatea pornirii reactoarelor de egalizare (UR);
Dezavantaje: 1) zonă largă de curenți intermitenți; 2) neliniaritatea caracteristicilor mecanice la origine; 3) tensiune inversă întârziată a convertorului.
În același timp, controlul TP separat este utilizat mai des.
b) coordonate, când ambele grupe de tiristoare sunt controlate împreună, după condiție 
, și 
, 
;
Avantaje: 1) caracteristică liniară; 2) o zonă îngustă de curenți intermitenți; 3) înapoi rapid.
Dezavantaje: 1) prezența curenților de egalizare statici și dinamici. Pentru a le combate, sunt incluse reactoare de egalizare (UR).
3. Descrierea matematică a TP
1) Sistem de control al convertorului tiristor (SUTP) sau sistem de control al fazei impulsurilor (SPPC)
a) cu tensiune de referință în dinți de ferăstrău stabilizat 
... Nu conține armonici mai mari în tensiunea de referință, asigură o deschidere clară a tiristoarelor și este utilizat în stațiile de transformare de putere medie și mare.
b) cu tensiune de referinţă sinusoidală nestabilizată 
... Este utilizat în stațiile de transformare de putere redusă cu o gamă largă de control al vitezei transformatorului.
c) dacă SUTP-ul este digital, atunci unghiul de deschidere al tiristoarelor, unde este codul numeric.
2) Secțiunea de putere a TP.
Descris prin expresia 
, Unde 
- EMF TP rectificat maxim. În plus, TP-ul are o întârziere, media. Pentru m = 6 
.
a) SUTP cu tensiune de referință stabilizată din dinți de ferăstrău.
Dependență neliniară 
.
b) SUTP cu tensiune de referință sinusoidală nestabilizată.
; 
- dependenta liniara !
Din cifre se poate observa că fluctuațiile tensiunii de rețea de curent alternativ (linie punctată) afectează EMF de ieșire în cazul a) și nu afectează cazul b).
3) Încărcați TP (motor). Formează caracterul curentului convertizorului, care poate fi continuu, continuu la limită și intermitent.
Natura curentului afectează performanța unității. În zona curentului continuu, caracteristicile sunt rigide, deoarece rezistența internă a convertorului este mică. Cu un curent intermitent, rezistența interioară a TC crește semnificativ, ceea ce reduce rigiditatea caracteristicilor. , unde este rezistența de comutare. format în regim de curent continuu cu suprapunere de fază. - rezistenta dinamica a tiristoarelor.
Zona de curent intermitent este extrem de nefavorabilă pentru reglare, deoarece rigiditatea caracteristicilor de antrenare scade și apare o dependență neliniară (vezi Fig.).
Senzori tipici
Luați în considerare senzorii sistemului universal intern de regulatoare analogice de bloc (UBSR-AI).
1) Senzor de curent DT1-AI Utilizarea unui amplificator operațional (OA) permite decuplarea circuitelor de putere și de control ale variatorului, ceea ce este necesar și din motive de siguranță. Câştig 
este selectat astfel încât curentul maxim măsurat să corespundă.
2) Senzor de tensiune DN1-AI. Câștigul este selectat astfel încât tensiunea maximă măsurată să corespundă.
3) Senzor EMF
3) Senzori de viteza. Tahogeneratoarele de precizie DC și AC sunt utilizate ca senzori de viteză.
4) Senzori de poziție
a) Rezolvant. Funcționează pe principiul unui transformator rotativ sinuso-cosinus (SCRT). Într-un transformator rotativ, rotorul este format dintr-o bobină (înfășurare), care împreună cu înfășurarea statorului formează transformatorul. În principiu, resolverul este aranjat în același mod, cu singura diferență că statorul este format nu dintr-una, ci din două înfășurări situate la un unghi de 90 ° una față de cealaltă. Resolverul este utilizat pentru a determina poziția absolută a arborelui motorului într-o singură rotație. În plus, se determină o valoare a vitezei din semnalul resolver și se simula un encoder incremental pentru controlul poziției. Rotorul resolver este montat pe arborele motorului. Pentru a putea transfera tensiunea alternativă la rulment la rotor fără perii, pe stator și rotor sunt plasate înfășurări suplimentare. Din cele două tensiuni de ieșire sinusoidale și, deplasate cu 90 ° (Fig. 7), pot fi determinate unghiul rotorului, viteza și semnalul de poziție incremental (simulare encoder incremental).
b) Senzori fotoelectrici din seria PDF. Fără variație de temperatură și timp. 500-5000 imp / rev.
5) Senzori de dezaliniere. Folosit în sistemele de urmărire.
a) Senzori de eroare potențiometrică
b) Selsyns în modul transformator. Selsyn are o înfășurare a statorului cu 2 faze și o înfășurare a rotorului cu 3 faze. Axa senzorului selsyn este acţionată de dispozitivul principal, iar axa receptorului selsyn este acţionată de dispozitivul de acţionare. Când apare diferența de unghi (adică eroarea de urmărire), este generată o tensiune pe înfășurarea statorului. Selsyns funcționează cu unghiuri de eroare de până la 90 de grade, apoi semnalul este „răsturnat” (vezi figura). Există, de asemenea, inductozine - analogi liniari ai selsinelor.
Regulatoare tipice
1) Statica este descrisă prin ecuații algebrice (AE), iar dinamica - prin diferențială DE. Pentru a facilita studiul dinamicii sistemelor electromecanice complexe folosind transformata Laplace 
treceți de la domeniul t timp la domeniul imaginii p, unde p (s) este operatorul de diferențiere (Laplace). În acest caz, DU sunt înlocuite cu AU.
Funcția de transfer (TF) W (p) se numește rapoartele imaginii Laplace ale variabilei de ieșire și variabilei de intrare (vezi cursul TAU).
2) Indicatori ai calității procesului de tranziție. Luați în considerare procesul tranzitoriu într-un sistem închis:
a) Eroare statică 
;
b) Timp tranzitoriu - ora ultimei intrări a valorii controlate în zona 5%;
Acoperi trage 
;
3) Regulatoare tipice. Sunt utilizate în sisteme închise pentru a obține indicatorii de calitate solicitați. Cele mai utilizate sunt regulatoarele proporționale (P), proporționale-integrale (PI) și proporționale-integrale-derivate (PID). Alegerea tipului de controler este determinată de funcția de transfer a obiectului de control. Funcțiile de transfer ale regulatorilor
; 
; 
| Implementarea circuitului analogic | Câştig |
 |  |
 ;
|  |
 ; ;
|  |
BOTS cu un singur circuit
În acest tutorial vom vorbi despre elementele de bază ale unei unități electrice și despre forma sa cea mai promițătoare - o unitate de frecvență variabilă asincronă. Manualul este destinat lucrătorilor implicați în promovarea produselor electrice complexe pe piață, cum ar fi acționările electrice automate, și studenților specialităților electrice.
Lector: Georgy Borisovich Onishchenko. Doctor în științe tehnice, profesor. Membru al Academiei de Științe Electrotehnice a Federației Ruse.
Seria de prelegeri video acoperă următoarele subiecte:
1. Funcțiile și structura unei acționări electrice automatizate.
2. Caracteristici generale ale acționării electrice controlate.
3. Principiul de funcționare al unui motor asincron.
4. Reglarea în frecvență a turației motorului asincron.
5. Dispozitive semiconductoare controlate de putere.
6. Schema bloc a convertizorului de frecvență.
7. Invertor de tensiune autonom. Principiul modulării lățimii impulsului.
8. Redresor și legătură CC ca parte a convertizorului de frecvență.
9. Scheme bloc de reglare a unui antrenament electric controlat în frecvență.
10. Caracteristici ale convertoarelor de frecvență de înaltă tensiune.
11. Domenii de aplicare ale acţionării electrice controlate în frecvenţă.
Luarea în considerare a acestor probleme vă va permite să obțineți o imagine destul de completă a compoziției, principiilor de funcționare, proiectării circuitelor, caracteristicilor tehnice și domeniilor de aplicare a unei unități electrice asincrone controlate de frecvență.
Curs 1. Funcțiile și structura unei acționări electrice automatizate
Obiectivele primei prelegeri sunt de a oferi o idee despre rolul și semnificația unei acționări electrice automatizate în producția industrială modernă și în sistemul de energie electrică al țării.
Cursul 2. Acționare electrică variabilă - principalul tip de acționare electrică modernă
Sunt luate în considerare aspectele generale legate de crearea și utilizarea de acționări electrice controlate.
Curs 3. Principiul de funcționare a unui motor asincron
Caracteristicile de proiectare și principalele caracteristici ale celor mai comune mașini electrice - motoare asincrone. Aceste motoare sunt utilizate pe scară largă în industrie, agricultură, utilități și alte domenii. Gama de putere a motoarelor asincrone produse este foarte largă - de la sute de wați la câteva mii de kilowați, dar principiul de funcționare al acestor mașini este același pentru toate dimensiunile și modificările.
Curs 4. Reglarea în frecvență a vitezei unui motor cu inducție
Cea mai eficientă modalitate de a controla viteza unui motor cu inducție este modificarea frecvenței și amplitudinii tensiunii trifazate aplicate înfășurărilor motorului cu inducție. În ultimii ani, această metodă de reglare a primit cea mai largă aplicație pentru acționările electrice în diverse scopuri, atât de joasă tensiune cu tensiuni de până la 400 V, cât și de înaltă tensiune, de mare putere, cu tensiuni de 6,0 și 10,0 kV.
Această secțiune evidențiază principiile controlului vitezei motorului prin modificarea frecvenței tensiunii furnizate, furnizează algoritmi posibili pentru modificarea nu numai a frecvenței, ci și a amplitudinii tensiunii și analizează caracteristicile unității obținute prin metoda controlului frecvenței.
Curs 5. Principiul de funcționare și structura convertizorului de frecvență
Crearea și producția în serie de dispozitive semiconductoare de putere complet controlabile a revoluționat dezvoltarea multor tipuri de echipamente electrice, în primul rând acționarea electrică. Noile semiconductoare complet controlabile includ tranzistoare bipolare cu poartă izolată (IGBT) și tiristoare de oprire controlate combo. Pe baza lor, a devenit posibilă crearea convertoarelor de frecvență pentru alimentarea motoarelor cu curent alternativ și reglarea lină a vitezei de rotație a acestora. În această secțiune, sunt luate în considerare caracteristicile noilor dispozitive semiconductoare de putere și sunt dați parametrii acestora.
Curs 6. Sisteme scalare de control al motoarelor
Pentru acționările electrice care funcționează cu un domeniu limitat de control al vitezei și în cazurile în care nu sunt necesare performanțe ridicate și precizie de control, sunt utilizate sisteme de control scalar mai simple, care sunt discutate în această secțiune.
Modulul 7 „Controlul vectorial al variatoarelor de frecvență”
Controlul vectorial al unui motor cu inducție se bazează pe algoritmi destul de complecși care reflectă reprezentarea proceselor electromagnetice din motor în formă vectorială. În această prelegere, vom încerca să conturăm elementele de bază ale controlului vectorial într-un mod oarecum simplificat, evitând calculele matematice complexe.
Mai multe în curând!
O unitate electrică modernă este o unitate constructivă a unui convertor de energie electromecanic (motor), a unui convertor de putere și a unui dispozitiv de control. Acesta asigură conversia energiei electrice în energie mecanică în conformitate cu algoritmul unității tehnologice. Domeniul de aplicare al acționării electrice în industrie, transport și în viața de zi cu zi este în continuă extindere. În prezent, mai mult de 60% din toată energia electrică generată în lume este consumată de motoarele electrice. În consecință, eficiența tehnologiilor de economisire a energiei este determinată în mare măsură de eficiența acționării electrice. Dezvoltarea sistemelor de propulsie performante, compacte si economice este o prioritate in dezvoltarea tehnologiei moderne. Ultimul deceniu al secolului trecut a fost marcat de progrese semnificative în electronica de putere - producția industrială de tranzistoare bipolare cu poartă izolată (IGBT), module de putere bazate pe acestea (rack-uri și invertoare întregi), precum și module de putere inteligente (IPM) cu -in cheie protectia si interfetele a fost stapanita.pentru conectarea directa la sistemele de control cu microprocesor. Creșterea gradului de integrare în tehnologia microprocesoarelor și tranziția de la microprocesoare la microcontrolere cu un set încorporat de periferice specializate au făcut ca tendința de înlocuire în masă a sistemelor de control analogice cu sisteme să fie ireversibilă. control digital direct. Control digital direct înseamnă nu numai controlul direct de la microcontroler al fiecărei chei a convertorului de putere (invertor și redresor controlat, dacă există), ci și oferirea posibilității de introducere directă a semnalelor diferitelor feedback-uri în microcontroler (indiferent de tipul de semnal: discret, analog sau impuls) cu procesare software și hardware ulterioară în interiorul microcontrolerului. Astfel, sistemul de control digital direct este axat pe eliminarea unui număr semnificativ de plăci de interfață suplimentare și pe crearea de controlere de unitate cu o singură placă. În limită, sistemul de control încorporat este proiectat ca un singur cip și, împreună cu convertorul de putere și motorul executiv, este integrat structural într-un întreg - modulul de mișcare mecatronică.
Luați în considerare structura generalizată a unei acționări electrice (Fig. 6.25). În el se pot distinge două canale care interacționează - puterea, care transferă și convertește energia de la electric la mecanic și informație.
În funcție de cerințele pentru acționarea electrică, ca convertor electromecanic se folosesc diverse mașini electrice: curent alternativ asincron și sincron, curent continuu de colector și fără perii, treptat, reactiv de supapă, inductor de supapă etc.
Canalul de informații este conceput pentru a controla fluxul de energie, precum și pentru a colecta și procesa informații despre starea și funcționarea sistemului, pentru a diagnostica defecțiunile acestuia. Canalul de informații poate interacționa cu toate elementele canalului de putere, precum și cu operatorul, alte sisteme de acționare electrică și sistemul de control superior.
Orez. 6.25. Structura generalizată a unei acționări electrice
Pentru o lungă perioadă de timp, utilizarea masivă a unităților de viteză variabilă a fost restrânsă de doi factori:
valori admisibile relativ mici ale curenților, tensiunilor și frecvenței de comutare a dispozitivelor semiconductoare de putere;
limitarea complexității algoritmilor de control implementați sub formă analogică sau pe microcircuite digitale de grad mic și mediu de integrare.
Apariția tiristoarelor pentru curenți și tensiuni mari a rezolvat problema unui convertor static pentru o unitate de curent continuu. Cu toate acestea, nevoia de închidere forțată a tiristoarelor în circuitul de putere a complicat în mod semnificativ crearea de invertoare autonome pentru o unitate AC controlată în frecvență. Apariția tranzistoarelor puternice cu efect de câmp complet controlabile, desemnate în literatura străină drept MOSFET (Metal - Oxide - Tranzistori cu efect de câmp semiconductor) și IGBT (Tranzistoare bipolare cu poartă izolată) a condus la dezvoltarea rapidă a tehnologiei convertoarelor și la extinderea constantă a domeniul de aplicare al acţionărilor electrice asincrone cu convertoare de frecvenţă. Un alt factor care a condus la posibilitatea introducerii în masă a unei unități electrice controlate de frecvență a fost crearea de microcontrolere cu un singur cip cu putere de calcul suficientă.
Analiza produselor producătorilor de top din lume de sisteme de acționare și materiale ale cercetării științifice publicate în acest domeniu ne permite să observăm următoarele tendințe pronunțate în dezvoltarea acționărilor electrice:
Ponderea sistemelor de acţionare cu motoare de curent continuu este în scădere constantă, iar ponderea sisteme de antrenare cu motoare curent alternativ... Acest lucru se datorează fiabilității scăzute a colectorului mecanic și costului mai mare al motoarelor de colector de curent continuu în comparație cu motoarele de curent alternativ. Conform previziunilor experților, la începutul secolului următor, ponderea unităților DC va scădea la 10% din numărul total de unități.
În prezent, acestea au aplicația predominantă acţionări cu motoare de inducţie cu colivie... Majoritatea acestor unități (aproximativ 80%) sunt nereglementate. Datorită reducerii puternice a costului convertoarelor statice de frecvență, cota unități electrice asincrone controlate de frecvență crescând rapid.
O alternativă naturală la convertizorul de acţionare DC sunt acţionările cu supapă, adică comutată electronic motoare... Ca executiv mașini de curent continuu fără perii Predominant se folosesc motoare sincrone (BMPT) cu excitație de la magneți permanenți sau cu excitație electromagnetică (pentru puteri mari). Acest tip de acționare este cel mai promițător pentru construcția de mașini-unelte și robotică, cu toate acestea, este cel mai scump. O anumită reducere a costurilor poate fi obținută atunci când se utilizează un motor sincron cu reluctanță ca director.
Drive-ul secolului următor, conform previziunilor majorității experților, va fi un drive bazat pe motor supapă-inductor(VEDERE). Motoarele de acest tip sunt ușor de fabricat, avansate din punct de vedere tehnologic și ieftine. Au un rotor feromagnetic pasiv fără înfășurări sau magneți. În același timp, proprietățile ridicate ale consumatorilor ale unității pot fi asigurate numai prin utilizarea unui sistem puternic de control cu microprocesor în combinație cu electronica modernă de putere. Eforturile multor dezvoltatori din întreaga lume sunt concentrate în acest domeniu. Pentru aplicațiile tipice, motoarele cu inductor auto-excitate sunt promițătoare, iar pentru acționările de tracțiune - motoare cu inductor cu excitație independentă din partea statorului. În acest din urmă caz, există posibilitatea controlului vitezei în două zone prin analogie cu unitățile de curent continuu convenționale.
6.2.1. Acționări electrice asincrone
control scalar
Metodele de control scalar asigurau atingerea caracteristicilor statice cerute si erau folosite in actionari electrice cu sarcina "liniuta". La intrarea acestor sisteme, de regulă, au fost pornite generatoare de intensitate, care limitau rata de creștere (scădere) a semnalului de intrare la o astfel de valoare la care procesele din sistem pot fi considerate constante, adică termenul ar putea fi neglijat în ecuație , deoarece .
În fig. 6.26 prezintă caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu colivie pentru toate cele patru legi de control pentru un model liniar care nu ține cont de saturația circuitului magnetic. Trebuie repetat faptul că legile de control enumerate au fost utilizate pe scară largă și s-au dovedit bine în acționările electrice, unde viteza de control nu este necesară și nu există modificări bruște ale cuplului de sarcină.
Orez. 6.26. Caracteristicile mecanice ale AKZ
sub diferite legi de control
Cea mai simplă dintre legile enumerate este prima: Această lege, atunci când se utilizează un invertor cu PWM sinusoidal, este implementată în aproape toate convertoarele semiconductoare care sunt produse de numeroase companii și sunt oferite pe piață. Comoditatea acestei legi constă în faptul că acționarea electrică poate funcționa fără feedback negativ asupra vitezei și are rigiditate naturală a caracteristicilor mecanice într-un interval limitat de control al vitezei.
În acționările electrice cu control scalar, alte rapoarte între frecvență și tensiune sunt utilizate pentru a controla sau stabiliza viteza. Alegerea acestui raport depinde de momentul de sarcină și este determinată din condițiile de menținere a capacității de suprasarcină:
Unde M max - momentul maxim al AKZ, Μ H - momentul de sarcină pe arborele mașinii.
Legea variației tensiunii și frecvenței care satisface cerința (6.15) din ipoteză r s= 0, set
M.P. Kostenko. Această lege are forma
Unde U NOM,f NOM,Μ NOM - valorile nominale date pe plăcuța de identificare a mașinii.
Dacă legea modificării cuplului este cunoscută în prealabil, atunci este posibil să se determine raportul necesar între tensiune și frecvență la ieșirea invertorului. Luați în considerare trei tipuri clasice de sarcini pe arborele mașinii:
M H= const,; PH = M H wm = const,; ... (6,16)
Invertoarele de pe piață sunt adesea reproiectate pentru a se adapta tuturor celor trei legi. Circuitul de antrenare electrică care implementează legile considerate este prezentat în Fig. 6.27. Convertorul funcțional (FP) implementează una dintre dependențele (6.16), care este determinată de natura sarcinii. Un convertor de semiconductor (PC) include un invertor autonom și sistemul său de control, un generator de intensitate (ZI), după cum sa menționat deja, formează un semnal de intrare care crește încet. În acest caz, creșterea vitezei în acționarea electrică nu va fi însoțită de fluctuații intense ale cuplului și curentului, care sunt observate în timpul pornirii directe.
Orez. 6.27. Diagrama funcțională a unui asincron deschis
Pentru sarcini mai complexe se folosesc alte legi ale controlului scalar, care sunt implementate folosind feedback-uri. Aceste legi au fost luate în considerare mai sus pe baza unei analize a funcționării unei mașini asincrone în stare staționară.
Luați în considerare o altă lege de control scalară care este utilizată în construcția de acționări electrice cu invertoare de curent autonome - aceasta este legea ψ R= const.
Implementarea acestei dependențe în acționarea electrică este prezentată în schema funcțională (Fig. 6.28). Astfel de sisteme se numesc sisteme frecvență-curent.
Blocul PP din sistem poate fi implementat în două moduri. În primul caz (Fig. 6.28), acesta conține un redresor controlat, un filtru inductiv în serie și un invertor autonom. Trebuie subliniat faptul că un filtru inductiv conferă invertorului caracteristica unei surse de curent. O astfel de sursă de curent se numește parametrică.
Orez. 6.28. Diagrama funcțională a asincronului
actuator scalar
6.2.2. Acționări electrice asincrone
control vectorial
În fig. 6.29 prezintă structura unui convertizor de curent alternativ cu control vectorial. Ca motor executiv, poate fi utilizat fie un motor sincron cu un rotor magnetoelectric activ, fie un motor sincron cu reluctanta. Este posibil să se utilizeze această structură pentru a controla motoare cu inductoare de comutare trifazate cu sursă de alimentare cu polaritate multiplă, precum și motoare pas cu pas în modul motoarelor de curent continuu fără perii.
Ca convertor de putere este folosit un invertor bazat pe comutatoare IGBT sau module inteligente de putere. Driverele invertorului sunt conectate direct la ieșiri generator PWM microcontroler care funcționează în modul modularea lățimii impulsului vector de bază(modulație PWM vectorială), care asigură cea mai mare utilizare posibilă a tensiunii pe circuitul continuu și minimizează pierderile dinamice din invertor (mai detaliat mai jos).
Orez. 6.29. Schema bloc a unității
control vectorial al curentului alternativ
Structura din fig. 6.29 presupune utilizarea unui codificator de impulsuri pentru poziția rotorului motorului. Semnalele de la senzor sunt introduse direct în controler și procesate în unitatea de estimare a poziției, care poate fi implementată pe baza unui dispozitiv periferic special - temporizator cu modul de operare „quadratură”.... Codul de poziție mecanică a rotorului este convertit de software în codul de poziție electrică a rotorului în interiorul pasului polar q al mașinii. Pentru a implementa unitatea de estimare a vitezei, pot fi utilizate dispozitive periferice speciale ale microcontrolerului, al căror principiu de funcționare se bazează pe măsurarea intervalului de timp pentru ca motorul să elaboreze un anumit segment al traseului. (estimatoare de viteză), sau periferice de uz general, cum ar fi procesoare de evenimente sau manageri de evenimente... În acest din urmă caz, cronometrul care funcționează în modul „quadratură” este cel de bază pentru unul dintre canalele de comparație. De îndată ce motorul a parcurs distanța specificată, apare o întrerupere de comparație. În rutina de service pentru această întrerupere, CPU va determina intervalul de timp de la întreruperea anterioară și va calcula viteza curentă de unitate w. Este de dorit ca temporizatorul care funcționează în modul „quadratură” să permită inițializarea inițială în conformitate cu numărul de semne pe rotație al codificatorului de impulsuri și, de asemenea, să aibă un mod de corecție automată a stării sale conform codificatorului de referință. Estimatorul de viteză ar trebui să funcționeze cu o rezoluție reglabilă atât în numărul de impulsuri la perioada de măsurare a ratei (de la 1 la 255), cât și cu o rezoluție reglabilă în timp (rezoluție maximă 50 - 100 ns cu un interval de reglare a rezoluției de 1: 128) . Dacă sunt îndeplinite cerințele de mai sus pentru dispozitivele periferice ale microcontrolerului, atunci va fi posibilă măsurarea vitezei în intervalul de cel puțin 1: 20000 cu o precizie de cel puțin 0,1%. Pentru a măsura variabile electrice, microcontrolerul trebuie să aibă ADC încorporat cu o rezoluție de cel puțin 10 - 12 cifre binare și un timp de conversie de cel puțin 5 - 10 μs. De regulă, opt canale ADC sunt suficiente pentru a primi nu numai semnale de feedback pentru curenții de fază, ci și semnale de feedback pentru tensiune și curent în legătura DC, precum și semnale master externe. Semnale analogice suplimentare sunt utilizate pentru a implementa protecția invertorului și a motorului. Lucrarea ADC va fi mai eficientă dacă microcontrolerul permite modul de scanare automată și începerea procesului de conversie. Acest lucru se face de obicei fie cu un periferic separat - procesor periferic de tranzacții, sau folosind Modul de pornire automată ADC de la un procesor de evenimente sau un generator de semnal PWM. Este de dorit ca cel puțin două semnale analogice să fie eșantionate simultan.
În blocul de modulație vectorială PWM, componentele vectorului de tensiune sunt mai întâi convertite în sistemul de coordonate polar (g, r) asociat cu axa longitudinală a rotorului și apoi, ținând cont de poziția curentă a rotorului q, sectorul de lucru, se determină unghiul intra-sectorial, iar componentele vectorilor de bază sunt calculate în sistemul de coordonate absolut asociat statorului. Se formează tensiunile aplicate înfășurărilor motorului U a, U b, U c. Toate transformările de coordonate de mai sus (transformări directe și inverse Park și Clark) trebuie efectuate în timp real. Este de dorit ca microcontrolerul utilizat pentru implementarea sistemului de control vectorial să aibă bibliotecă de funcții încorporată adaptat pentru controlul eficient al motorului, inclusiv funcțiile de transformare a coordonatelor. Timpul de implementare pentru fiecare dintre aceste funcții nu trebuie să depășească câteva microsecunde.
O caracteristică distinctivă a sistemului de control vectorial pentru motoarele asincrone este necesitatea de a utiliza o unitate de calcul suplimentară, în care este estimată poziția unghiulară curentă a vectorului de legătură a fluxului rotorului. Aceasta se realizează prin rezolvarea în timp real a unui sistem de ecuații diferențiale, întocmit în conformitate cu modelul matematic al motorului. Desigur, o astfel de operațiune necesită resurse de calcul suplimentare ale procesorului central.
6.2.3. Supapă și fără contact
Mașini de curent continuu
Mașinile cu curent continuu fără contact (BMPT) și mașinile cu supapă (VM) sunt un motor sincron într-un sistem închis (Fig. 6.30), implementat folosind un senzor de poziție a rotorului (DPR), un convertor de coordonate (PC) și un convertor de semiconductor de putere (PSD) .
Diferența dintre BMPT și VM constă numai în metoda de formare a tensiunii la ieșirea convertorului semiconductor de putere. În primul caz, pe înfășurările mașinii se formează o tensiune de impuls (curent). În al doilea caz, la ieșirea SPP se formează o tensiune (curent) sinusoidală sau cvasi-sinusoidală.
Trebuie remarcat faptul că BMPT-urile diferă de mașinile cu pas prin faptul că sunt incluse într-un sistem închis de generare a tensiunii. În ele, tensiunea se formează în funcție de poziția rotorului, iar aceasta este diferența lor fundamentală față de cele în trepte, în care poziția rotorului depinde de numărul de impulsuri de control.
Orez. 6.30. Diagrama funcțională a BMPT și VM
Motoarele cu histerezis și reluctantă se deosebesc printre mașinile sincrone. Aceste mașini sunt rareori utilizate într-o unitate electrică.
Dintre toate tipurile de mașini sincrone luate în considerare în sistemele controlate, mașinile cu supape sunt considerate cele mai promițătoare.
Într-un număr de aplicații, de exemplu, pentru acționări cu supapă-inductor și motoare DC fără perii, este destul de suficient să se mențină un anumit nivel de curent fix în înfășurarea motorului în timpul intervalului de comutare. În acest caz, structura sistemului de control este considerabil simplificată. Particularitatea circuitului (Fig. 6.31) este că generatorul PWM asigură două funcții simultan: autocomutația fazelor motorului în funcție de semnalele senzorului de poziție și menținerea curentului la un anumit nivel prin reglarea tensiunii aplicate motorului. înfăşurări.
Prima funcție poate fi realizată automat dacă generatorul are încorporat unitate de control ieșire care acceptă comenzi de la procesorul de evenimente. A doua funcție este tradițională și se realizează prin modificarea ciclului de lucru al semnalelor PWM de ieșire. Pentru a estima poziția rotorului motorului, poate fi folosit fie un senzor de poziție element Hall, fie un senzor de poziție a impulsului mai scump. În primul caz, semnalele de la senzorul de poziție sunt introduse în microcontroler la intrări module de captare a procesorului de evenimente.
Procesarea fiecărui pas întreg de către motor este identificată de procesorul de evenimente și provoacă comutația automată a cheilor invertorului. Întreruperea, care are loc la fiecare margine a semnalului de la codificator, este utilizată pentru a estima timpul dintre două comutări adiacente și, apoi, viteza unității. În cel de-al doilea caz, pot fi obținute informații mai precise despre poziția actuală a rotorului motorului și turația acestuia, ceea ce poate fi necesar la acționările cu control inteligent al unghiului de comutare în funcție de turație. Astfel, sistemele de control vectorial cu drepturi depline pentru drive-urile AC necesită microcontrolere de înaltă performanță pentru implementarea lor cu o gamă largă de dispozitive periferice integrate enumerate mai sus care pot lucra împreună și necesită resurse minime de la procesorul central pentru întreținerea lor.
Orez. 6.31. Schema bloc a sistemului de control
motor de curent continuu fara perii
6.3. semiconductor de putere
convertoare din sistem
acționare electrică automată
Convertoarele semiconductoare de putere din sistemele de automatizare îndeplinesc funcția de reglare a vitezei și a cuplului unui motor electric. Acestea sunt conectate între consumatorul de energie (de obicei un motor electric) și sursa principală de energie (Figura 6.32). Conform principiului de funcționare, convertoarele de putere sunt împărțite în următoarele tipuri de bază:
redresoare controlate (UV), care convertesc o tensiune de curent alternativ, de obicei sinusoidală, a unei surse de alimentare cu frecvență constantă (de obicei, o tensiune industrială
f u = 50 Hz sau fși = 400 Hz) și cu o valoare efectivă constantă (de obicei Uși = 220 V sau Uși = 360 V), într-o tensiune de ieșire DC reglabilă ( U NS =
var, f n = 0).
convertoare de lățime a impulsurilor (PWM) care convertesc tensiunea DC a sursei de alimentare
(Uși =
const, fși = 0) într-o tensiune continuă reglată constantă la ieșire ( U NS =
var, f n = 0).
invertoare autonome (AI), care convertesc tensiunea constantă de alimentare ( Uși = const, fși = 0) într-o tensiune alternativă la ieșire cu o valoare efectivă reglabilă și o frecvență reglabilă ( U n = var, f n = var).
convertoare directe de frecvență (NPC) transformă o tensiune alternativă, de obicei sinusoidală, de frecvență constantă ( fși = 400 Hz sau fși = 50 Hz) valoare rms constantă (de obicei 220 V) într-o tensiune alternativă la ieșire cu o valoare rms reglabilă și o frecvență reglabilă ( U NS = var, f NS = var).
Orez. 6.32. Modalități de bază de utilizare a convertoarelor de putere
Trebuie remarcat faptul că aici tensiuni constante ( f= 0) sunt caracterizate prin valori medii U i.w., U p.c. și variabilele ( f ¹ 0) - valori efective ( Uși, U NS).
Astfel, convertoarele de putere UV, SHIP pot fi folosite pentru a controla (tensiune, curent, putere) consumatorii DC. Mai mult, acestea din urmă pot fi nu numai motoare electrice, ci și consumatori cu o sarcină activă (rezistivă) (astfel de convertoare de putere sunt utilizate în sursele de alimentare reglate). Dacă sursa de alimentare este o rețea de curent alternativ, atunci poate fi utilizat fie un HC, fie o combinație de redresor și PWM.
Pentru consumatorii de curent alternativ (care este cel mai adesea o mașină de curent alternativ), se folosește un AI și, atunci când este alimentat de la o sursă de curent alternativ a unui NPC, fie o combinație de un HC și un AI, fie un redresor și un AI.
6.3.1. Redresoare controlate
Sursa de energie pentru redresoarele controlate este rețeaua de curent alternativ. Principiul de control este că în timpul semiciclului pozitiv al tensiunii de alimentare, întrerupătorul electronic (de obicei un tiristor) se deschide și furnizează tensiune consumatorului doar pentru o parte a acestui semiciclu. Tensiunea și curentul de la ieșirea redresorului controlat conțin componente DC și AC. Prin modificarea momentului (fazei) deschiderii cheii electronice se modifica valoarea medie a tensiunii la intrarea consumatorului de energie. Redresoarele controlate sunt cel mai adesea folosite pentru a controla un motor de curent continuu printr-un circuit de armătură.
Există multe tipuri diferite de redresoare controlate. Conform principiului de funcționare și construcție, ele pot fi împărțite în două grupe: semi-undă (circuite cu fir neutru), în care este utilizată doar o jumătate de undă din tensiunea rețelei și full-undă (circuite de punte) , unde se folosesc ambele semi-unde ale tensiunii alternative a rețelei.
Luați în considerare funcționarea celui mai simplu circuit tiristor cu undă completă cu o sarcină pur rezistivă R n (Fig.6.33).
La sursa de tensiune de rețea sinusoidală U iar cu amplitudine n prin puntea tiristorice
VS1 – VS4... tiristoare diagonale VS1, VS4și VS2, VS3 deschis în perechi, alternativ într-un punct de timp determinat de unghiul de deschidere a.
În intervalul α < w t< Tensiune de 180 ° aplicată sarcinii U NS = U m păcat w t.Smochin. 6.35 curba tensiunii la sarcină este umbrită cu o culoare închisă.
Deoarece sarcina este activă (rezistivă), curba curentului urmează curba tensiunii. La vremea w t = Curentul de 180 ° este redus la zero și perechea corespunzătoare de tiristoare diagonale este închisă. Acest proces se repetă la fiecare jumătate de ciclu. Tiristoarele sunt controlate de impulsuri de scurtă durată cu o margine anterioară suficient de abruptă, ceea ce reduce pierderile de putere în tiristor atunci când este pornit și, în consecință, încălzirea acestuia.
Metoda de control de fază considerată poate fi implementată folosind metode de defazare, dintre care una este o metodă de control vertical bazată pe compararea unei tensiuni de referință (de obicei o formă de dinte de ferăstrău) și a unei tensiuni constante a semnalului de control. Egalitatea valorilor instantanee ale acestor tensiuni determină faza a, la care circuitul generează un impuls, apoi amplificat și furnizat electrodului de control al tiristorului. Modificarea fazei a a impulsului de control se realizează prin modificarea nivelului de tensiune al semnalului de control U ex. Schema funcțională de control este prezentată în Fig. 6.34. Tensiunea de referință generată de generatorul de tensiune din dinți de ferăstrău GPN și sincronizată cu tensiunea de rețea folosind dispozitivul de sincronizare CS este alimentată circuitului de comparație SS, care primește simultan tensiunea de intrare (semnal de control). Semnalul din circuitul de comparație este alimentat la modelul de impulsuri (PI), apoi la distribuitorul de impulsuri (RI), la amplificatoarele de putere (U), de unde este alimentat la electrodul de control sub forma unui impuls puternic cu o margine abruptă și reglabilă în fază.
Transcriere
1 A.V. Romanov ELECTRIC DRIVE Curs de prelegeri Voronezh 006 0
2 Universitatea Tehnică de Stat Voronezh A.V. Romanov ELECTRIC DRIVE Aprobat de Consiliul editorial și de editare al universității ca manual Voronezh 006 1
3 UDC 6-83 (075.8) Romanov A.V. Electric Drive: Curst Lecturi. Voronej: Voronej. stat tehnologie. un-t, s. Cursul de prelegeri tratează construcția acționărilor electrice de curent alternativ și curent continuu, analiza caracteristicilor electromecanice și mecanice ale mașinilor electrice, principiile de control într-un antrenament electric. Publicația îndeplinește cerințele Standardului Educațional de Stat al Învățământului Profesional Superior în domeniul „Inginerie Electrică, Electromecanică și Electrotehnologie”. Cursul de prelegeri este destinat studenților din anul II ai specialității „Acționare electrică și automatizare a instalațiilor industriale și a complexelor tehnologice” învățământ cu frecvență de zi pe bază de studii medii profesionale. Publicația este destinată studenților specialităților tehnice, studenților absolvenți și specialiștilor care se ocupă cu dezvoltarea motoarelor electrice. Tab. 3. Fig. 7. Bibliografie: 6 titluri. Editor științific Ph.D. tehnologie. Științe, prof. Yu.M. Recenzători Frolov: Departamentul de Automatizare a Proceselor Tehnologice, Universitatea de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă Voronezh (Șeful Departamentului, Doctor în Științe Tehnologice, Prof. VD Volkov); Dr. Tech. Științe, prof. A.I. Shiyanov Romanov A.V., 006 Design. Universitatea Tehnică de Stat Voronezh, 006
4 INTRODUCERE Acționarea electrică (ED) joacă un rol important în implementarea sarcinilor de creștere a productivității muncii în diverse sectoare ale economiei naționale, automatizarea și mecanizarea complexă a proceselor de producție. Aproximativ 70% din electricitatea generată este transformată în energie mecanică de motoarele electrice (EM), care antrenează diverse mașini și mecanisme. Acționările electrice moderne se disting printr-o mare varietate de mijloace de control utilizate, de la echipamente convenționale de comutare la computere, o gamă largă de puteri ale motoarelor, o gamă de control al vitezei de până la 10.000: 1 și mai mult, utilizarea atât a vitezei reduse, cât și a celor super- motoare electrice de mare viteză. O acționare electrică este un singur sistem electromecanic, a cărui parte electrică constă dintr-un motor electric, dispozitive de conversie, control și informații, iar partea mecanică include toate masele în mișcare asociate ale unității și mecanismului. Introducerea pe scară largă a acționării electrice în toate industriile și cerințele din ce în ce mai mari pentru caracteristicile statice și dinamice ale acționărilor electrice impun cerințe sporite pentru pregătirea profesională a specialiștilor în domeniul acționării electrice. Trebuie remarcat faptul că, din moment ce studenților cu normă întreagă pe baza învățământului secundar de specialitate, curriculumului li se alocă un număr minim de ore academice pentru stăpânirea specialității, progresul în cunoștințele profesionale depinde în mare măsură de munca independentă a studenților. În special, la sfârșitul acestei ediții există o listă bibliografică a literaturii științifice și tehnice recomandate pentru studiu pe lângă notele de curs propuse. În plus, pe lângă cursul prelegerilor, a fost lansat și un atelier de laborator privind acționarea electrică, care abordează problemele cercetării experimentale 3
5 unități electrice AC și DC. Pentru o asimilare mai reușită a disciplinei, studenții sunt sfătuiți să studieze în prealabil textul prelegerilor și conținutul lucrărilor de laborator. Standardul educațional de stat al învățământului profesional superior al Federației Ruse reglementează următoarele subiecte obligatorii pentru cursul de formare la disciplina „Conducere electrică”. ÎN NP ȘI SKA din Standardul de învățământ de stat al învățământului profesional superior al cerințelor de stat pentru conținutul minim și nivelul de pregătire a unui inginer atestat în direcția „Inginerie electrică, electromecanică și electrotehnologie”, cu specializarea „Acționare electrică și automatizare a industriilor”. Uzine și Complexe Tehnologice” OPD.F. 09. „Acționare electrică” Acționare electrică ca sistem; schema bloc a acționării electrice; partea mecanică a canalului de putere al acționării electrice; procese fizice în acţionări electrice cu maşini de curent continuu, maşini asincrone şi sincrone; partea electrică a canalului de putere al unității electrice; principii de control într-o unitate electrică; element de bază al canalului de informare; sinteza structurilor și parametrilor canalului informațional; elemente de proiectare a acționării electrice. Materialul acestui curs de prelegeri este pe deplin în concordanță cu tema specificată. 4
6 CURTEA 1 ISTORIA DEZVOLTĂRII ACTIONĂRII ELECTRICE CA RAMIĂ DE ȘTIINȚĂ ȘI TEHNOLOGIE Aspecte discutate în cadrul prelegerii. 1. Scurte informații istorice despre dezvoltarea acționărilor electrice AC și DC .. Lucrări ale oamenilor de știință autohtoni și străini. 3. Rolul motorului electric în economia națională. 4. Structura și elementele de bază ale unei acționări electrice automatizate moderne. Acționarea electrică este o ramură relativ tânără a științei și tehnologiei, cu puțin mai mult de un secol de la aplicarea sa practică. Apariția EP se datorează lucrărilor multor electronisti interni și străini. În această serie genială, numele unor oameni de știință proeminenți precum danezul H. Erested, care a arătat posibilitatea interacțiunii unui câmp magnetic și a unui conductor cu un curent (180), francezul A. Ampere, care a formalizat matematic această interacțiune. în același 180, englezul M. Faraday, care a construit o instalație experimentală în 181, care a dovedit posibilitatea construirii unui motor electric. Aceștia sunt oameni de știință domestici, academicieni B.S. Jacobi și E.H. Lenz, care a reușit pentru prima dată să creeze un motor electric cu curent continuu în 1834. Lucrarea lui B.S. Jacobi a câștigat o renume mondială pentru crearea motorului, iar multe lucrări ulterioare în acest domeniu au fost o variație sau o dezvoltare a ideilor sale, de exemplu, în 1837, americanul Davenport și-a construit motorul electric cu un comutator mai simplu. În 1838 B.S. Jacobi a îmbunătățit designul motorului electric, introducând în el aproape toate elementele unei mașini electrice moderne. Acest motor electric, cu o capacitate de 1 CP, a fost folosit pentru a conduce o barcă, care cu 1 pasageri se deplasa cu o viteză de până la 5 km/h împotriva curentului He-5.
7 tu. Prin urmare, 1838 este considerat anul nașterii motorului electric. Deja pe acest prim model, încă imperfect, de propulsie electrică, s-au evidențiat avantaje foarte semnificative în comparație cu mecanismele de abur existente la acea vreme: absența unui cazan de abur, a rezervelor de combustibil și apă, de exemplu. greutate și dimensiuni semnificativ mai bune. Cu toate acestea, imperfecțiunea primului ED și, cel mai important, ineficiența sursei de alimentare a bateriei galvanice, care a fost dezvoltată de italianul L. Galvani (), a fost motivul pentru care lucrarea lui B.S. Jacobi și adepții săi nu au fost puși imediat în practică. Era necesară o sursă de energie electrică simplă, fiabilă și economică. Și s-a găsit calea de ieșire. În 1833, academicianul E.Kh. Lenz a descoperit principiul reversibilității mașinilor electrice, care a combinat ulterior dezvoltarea motoarelor și generatoarelor. Și astfel, în 1870, un angajat al companiei franceze „Alliance” Z. Gramm a creat un generator electric de curent continuu de tip industrial, care a dat un nou impuls dezvoltării acționării electrice și introducerii acestuia în industrie. Aici sunt cateva exemple. Compatriotul nostru, inginer electrician V.N. Cikolev () în 1879 creează o acționare electrică pentru lămpi cu arc, acționări electrice pentru o mașină de cusut (188) și un ventilator (1886), cărora le-au fost distinse medalii de aur la expozițiile din toată Rusia. Introducerea energiei electrice de curent continuu în marina: un lift de muniție pe cuirasatul Sisoy the Great (), primul mecanism de cârmă de pe cuirasatul 1 Apostoli (199). În 1895 A.V. Shubin a dezvoltat un sistem „injector-motor” pentru direcție, care a fost instalat ulterior pe navele de luptă „Prince Suvorov”, „Slava” și altele.un număr semnificativ de motoare cu curent continuu. 6
8 Există cazuri de utilizare a motorului electric în transportul urban, liniile de tramvai în orașele Kiev, Kazan și Nijni Novgorod (189) și ceva mai târziu la Moscova (1903) și Sankt Petersburg (1907). Cu toate acestea, câștigurile raportate au fost marginale. În 1890, acționarea electrică reprezenta doar 5% din puterea totală a mecanismelor utilizate. Experiența practică emergentă a necesitat analiza, sistematizarea și dezvoltarea unei baze teoretice pentru iluminarea ulterioară a modalităților de dezvoltare a PE. Un rol uriaș l-a jucat aici munca științifică a compatriotului nostru, cel mai mare inginer electrician D.A. Lachinov (), publicat în 1880 în revista „Electricity” sub titlul „Electromechanical work”, care a pus primele baze ale științei antrenării electrice. DA. Lachinov a dovedit în mod convingător avantajele distribuției electrice a energiei mecanice, a dat pentru prima dată o expresie pentru caracteristicile mecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație secvențială, a dat o clasificare a mașinilor electrice conform metodei de excitare și a luat în considerare condițiile de alimentare. motorul de la un generator. Prin urmare, 1880 este anul publicării lucrării științifice „Lucrarea electromecanică” este considerat anul nașterii științei antrenării electrice. Împreună cu unitatea electrică de curent continuu, deschideți-vă drum în viață și unitatea de curent alternativ. În 1841 englezul C. Whitson a construit un motor electric sincron monofazat. Dar nu a găsit aplicație practică din cauza dificultăților de a începe. În 1876 P.N. Yablochkov () a dezvoltat mai multe modele de generatoare sincrone pentru a alimenta lumânările inventate de el și a inventat, de asemenea, un transformator. Următorul pas pe calea către energia electrică AC a fost descoperirea în 1888 de către italianul G. Ferraris și iugoslavul N. Tesla a fenomenului unui câmp magnetic rotativ, care a marcat începutul proiectării motoarelor electrice multifazate. Ferrari și Tesla 7
9, au fost dezvoltate mai multe modele de motoare de curent alternativ cu două faze. Cu toate acestea, curentul bifazat în Europa nu este larg răspândit. Motivul pentru aceasta a fost dezvoltarea de către inginerul electric rus M.O. Dolivo-Dobrovolsky () în 1889, un sistem AC trifazat mai perfect. În același 1889, pe 8 martie, a brevetat un motor electric asincron cu rotor cu colivie de veveriță (AD KZ), iar ceva mai târziu cu rotor de fază. Deja în 1891, la o expoziție de electricitate din Frankfurt pe Main, M.O. Dolivo-Dobrovolsky a demonstrat motoare electrice asincrone de 0,1 kW (ventilator); 1,5 kW (generator DC) și 75 kW (pompă). Dolivo-Dobrovolsky a dezvoltat, de asemenea, un generator sincron trifazat și un transformator trifazat, al cărui design rămâne practic neschimbat în timpul nostru. Marcel Desprez a fundamentat în 1881 posibilitatea de a transmite energie electrică la distanță, iar în 188 a fost construită prima linie de transport a energiei electrice cu o lungime de 57 km și o capacitate de 3 kW. În urma lucrărilor de mai sus, au fost eliminate ultimele obstacole tehnice fundamentale în calea răspândirii transportului de energie electrică și a fost creat cel mai fiabil, simplu și ieftin motor electric, care se bucură în prezent de o distribuție excepțională. Mai mult de 50% din toată puterea electrică este convertită în putere mecanică prin intermediul celei mai masive acționări electrice bazate pe scurtcircuit AM. Primele acționări electrice trifazate de curent alternativ din Rusia au fost instalate în 1893 în Shepetovka și la uzina Kolomna, unde până în 1895 au fost instalate 09 motoare electrice cu o capacitate totală de 1507 kW. Cu toate acestea, rata de introducere a acționării electrice în industrie a rămas scăzută din cauza înapoierii Rusiei în domeniul ingineriei electrice 8
10 (, 5% din producția mondială) și generarea de energie electrică (a 15-a în lume) chiar și în perioada de glorie a Rusiei țariste (1913). După victoria Marii Revoluții din Octombrie din 190, s-a pus problema unei reorganizări radicale a întregii economii naționale. A fost elaborat planul GOELRO (planul de stat pentru electrificarea Rusiei), care prevedea crearea a 30 de centrale termice și hidroelectrice cu o capacitate totală de 1 milion 750 mii kW (până în 1935 au fost puse în funcțiune circa 4,5 milioane kW). Lucrând la planul GOELRO, V.I. Lenin a remarcat că „acţionarea electrică asigură cel mai fiabil orice viteză şi conectivitate automată a operaţiunilor pe cel mai extins domeniu de muncă”. De ce s-a acordat atât de multă atenție conducerii electrice și electrificării? Faptul este că acționarea electrică este baza de putere pentru efectuarea lucrărilor mecanice și automatizarea proceselor de producție cu eficiență ridicată, în timp ce acționarea electrică creează toate condițiile pentru o muncă extrem de productivă. Iată un exemplu simplu. Se știe că în timpul unei zile lucrătoare o persoană poate genera aproximativ 1 kW/h cu ajutorul energiei musculare, al cărei cost de producție este (condițional) de 1 copeck. În industriile puternic electrificate, puterea instalată a motoarelor electrice per lucrător este de 4-5 kW (acest indicator se numește raportul puterii electrice a forței de muncă). Cu o zi de lucru de opt ore, obținem un consum de 3-40 kW/h. Aceasta înseamnă că lucrătorul controlează mecanisme, a căror muncă pe tură este echivalentă cu munca a 3-40 de persoane. O eficiență și mai mare a EP se observă în industria minieră. De exemplu, pe un excavator ambulant de tip ESh-15/15, având un braț de 15 metri și o cupă cu o capacitate de 15 metri cubi, puterea unui motor asincron este de 8, MW. Pe laminoare 9
11, capacitatea instalată ED este mai mare de 60 MW, iar viteza de rulare este de 16 km/h. De aceea a fost atât de important să se asigure introducerea pe scară largă a propulsiei electrice în economia națională. Cantitativ, acesta se caracterizează printr-un coeficient de electrificare egal cu raportul dintre puterea motoarelor electrice și puterea tuturor motoarelor instalate, inclusiv a celor neelectrice. Dinamica creșterii coeficientului de electrificare în Rusia poate fi urmărită din Tabelul 1.1.putențe mondiale. În prezent, industria energiei electrice a ocupat o poziție dominantă în economia națională și consumă aproximativ o treime din totalul energiei electrice produse în țară (circa 1,5 trilioane kW/h). Deci, ce este o unitate electrică? Potrivit GOST R, un sistem electromecanic se numește o acționare electrică, constând în cazul general al convertoarelor de putere electrică interacționând, convertoare electromecanice și mecanice, dispozitive de control și informare și dispozitive pentru interfațarea cu sistemele externe electrice, mecanice, de control și informații, proiectate pentru a conduce organele executive (IO) ale mașinii de lucru 10
12 Rețea electrică Dispozitiv de conversie Dispozitiv cu motor electric Dispozitiv de control al informațiilor Dispozitiv de transfer Mașină de lucru Corp executiv conexiune electrică conexiune mecanică Fig. Schema bloc a unui antrenament electric automat (RM) și controlul acestei mișcări în vederea implementării procesului tehnologic. Această definiție este ilustrată în Fig. Să descifrăm componentele. Dispozitiv de conversie (convertor de putere) este un dispozitiv electric care convertește energia electrică cu aceleași valori ale parametrilor și/sau indicatorilor de calitate în energie electrică cu valori diferite ale parametrilor și/sau indicatorilor de calitate. (Rețineți că transformarea parametrilor poate fi efectuată în funcție de natura curentului, tensiunii, frecvenței, numărului de faze, fazei de tensiune, conform GOST 18311). Convertizoarele sunt clasificate în funcție de curent (DC și AC), precum și după elementul de bază tiristor și convertoare tranzistoare. unsprezece
13 Dispozitiv cu motor electric (convertor electromecanic) un dispozitiv electric conceput pentru a transforma energia electrică în energie mecanică sau mecanică în energie electrică. Motoarele electrice utilizate în acționarea electrică pot fi de curent alternativ și continuu. În ceea ce privește puterea, mașinile electrice pot fi împărțite condiționat în: micromașini de până la 0,6 kW. mașini de putere redusă de până la 100 kW. mașini cu putere medie de până la 1000 kW. putere mare peste 1000 kW. După viteza de rotație: viteză mică până la 500 rpm. viteza medie de pana la 1500 rpm. viteză mare de până la 3000 rpm. super-rapid până la rpm. În funcție de tensiunea nominală, există motoare de joasă tensiune (până la 1000 V) și de înaltă tensiune (peste 1000 V). Dispozitiv de control cu informații. Dispozitivul de control este proiectat pentru a genera acțiuni de control într-o unitate electrică și este un set de elemente electromagnetice, electromecanice, semiconductoare interconectate funcțional. În cel mai simplu caz, dispozitivul de control poate fi redus la un întrerupător convențional care conectează ED-ul la rețea. Dispozitivele electronice de înaltă precizie conțin microprocesoare și calculatoare în dispozitivul de control. Dispozitivul de informare este destinat recepționării, transformării, stocării, distribuirii și emiterii de informații despre variabilele procesului electronic, tehnologic și sistemele adiacente pentru utilizarea în sistemul de control al acționării electrice și a sistemelor informatice externe. Dispozitivul de transmisie este format dintr-o transmisie mecanică și un dispozitiv de interfață. Transmisia mecanică este un traductor mecanic proiectat pentru transmisie - 1
14 chi de energie mecanică de la ED la corpul executiv al mașinii de lucru și coordonarea tipului și vitezei de mișcare a acestora. Dispozitivul de interfață este un set de elemente electrice și mecanice care asigură interacțiunea acționării electrice cu sistemele adiacente și părțile individuale ale unității electrice între ele. Cutiile de viteze, transmisiile cu curele trapezoidale și cu lanț, ambreiajele electromagnetice cu alunecare etc. pot fi folosite ca dispozitiv de transmisie. O mașină de lucru este o mașină care schimbă forma, proprietățile, starea și poziția obiectului muncii. Corpul executiv al mașinii de lucru este un element mobil al mașinii de lucru care efectuează o operație tehnologică. Aceste definiții trebuie completate. Sistemul de control al acționării electrice este un set de dispozitive și dispozitive de control și informare pentru conectarea acționării electrice, concepute pentru a controla conversia electromecanică a energiei pentru a asigura mișcarea specificată a corpului executiv al mașinii de lucru. Sistemul de control al acționării electrice este un sistem de control de nivel superior extern motorului electric, care furnizează informațiile necesare funcționării acționării electrice. 13
15 PRELEGERE ACTIONAREA ELECTRICĂ ELEMENT DE BAZĂ AL SISTEMELOR DE MECANIZARĂ ȘI AUTOMATIZARE COMPLEXE ÎN PRODUCȚIA DE MAȘINI Întrebări discutate în cadrul prelegerii. 1. Evolutia structurala a actionarilor electrice .. Diverse tipuri de actionari electrice utilizate in industrie si agricultura. 3. Principalele tendinţe în dezvoltarea acţionărilor electrice. 4. Structura ED din punctul de vedere al „Teoriei acționării electrice”. De-a lungul anilor de existență, acționarea electrică a suferit modificări fundamentale. În primul rând, au fost îmbunătățite metodele de transfer a energiei mecanice de la motoare la mașinile de lucru. De exemplu, în țara noastră, înainte de începerea primului plan cincinal (198), grupul de acționare electrică domina „o acționare electrică cu un singur motor electric, care asigură deplasarea organelor executive a mai multor mașini de lucru sau a mai multor IO de o mașină de lucru”, dar până la sfârșitul primului plan cincinal (193) a fost retras din industrie... În fig..1 este prezentată schema funcțională a antrenării electrice de grup a întreprinderii. Particularitatea acestei scheme este în distribuția mecanică a energiei în întreaga întreprindere și, în consecință, în controlul mecanic al procesului, adică. conducerea muncii organelor executive ale maşinilor de lucru. Fig. Prezintă o altă diagramă a grupului EP a grupului de acţionare electrică a maşinilor de lucru. Spre deosebire de schema anterioară, energia electrică este furnizată aici direct către RM și deja în ele are loc distribuția sa mecanică. Se păstrează controlul mecanic al lucrării. Dezavantajele generale ale acționării electrice de grup includ: controlul treptat al vitezei; paisprezece
16 Rețeaua electrică U, I energie electrică ED arbore de transmisie M, ω energie mecanică РМ 1 РМ ИО 1 ИО ИО 3 ИО 1 ИО ИО 3 Fig..1. Grupul de acționare electrică a întreprinderii Rețeaua electrică ED 1 ED RM 1 RM IO 1 IO IO 3 IO 1 IO IO 3 Fig ... Grup de acționare electrică a mașinilor de lucru gamă mică de reglare; condiții de muncă periculoase; productivitate scăzută. Unitatea electrică de grup a fost înlocuită cu o unitate electrică individuală mai promițătoare și mai economică, aceasta este „EP, care asigură mișcarea unui corp executiv al mașinii de lucru”, diagrama funcțională este prezentată 15
17 în figura 3. În această versiune a acționării electrice, distribuția energiei electrice are loc până la corpurile de lucru. De asemenea, devine posibilă controlul energiei mecanice electric. În plus, unitatea individuală permite în unele cazuri simplificarea designului PM, deoarece ED este adesea din punct de vedere constructiv un corp de lucru (ventilator, burghiu electric etc.). Rețea electrică RM ED 1 ED ED 3 IO 1 IO IO 3 Fig..3. Acționare electrică individuală În prezent, acționarea electrică individuală este principalul tip de acționare electrică utilizată industrial. Dar nu singurul. Într-un număr de mecanisme de producție, se utilizează o acționare electrică interconectată, care este „două sau mai multe acționări electrice interconectate electric sau mecanic, în timpul cărora funcționează un raport dat al vitezelor și (sau) sarcinilor lor și (sau) poziția se menține organele executive ale mașinilor de lucru.” Acest tip de acționare electrică combină două tipuri de acționări electrice, un EP multimotor și un arbore electric. Acționare electrică cu mai multe motoare (Fig. 4) „o acționare electrică care conține mai multe motoare electrice, legătura mecanică între care se realizează prin corpul executiv al mașinii de lucru”. O astfel de acționare electrică permite în unele cazuri reducerea eforturilor în corpul de lucru, distribuirea acestora în mecanism mai uniform și fără distorsiuni și creșterea fiabilității și productivității instalației. 16
18 Rețea electrică ED 1 RM ED Fig..4. Acționare electrică cu mai multe motoare Acționarea electrică cu mai multe motoare este utilizată la palanele de mine, în special, a fost folosit pentru prima dată în Shepetovka la sfârșitul secolului al XIX-lea. Arbore electric „un dispozitiv electric interconectat care asigură mișcarea sincronă a două sau mai multe corpuri executive ale unei mașini de lucru care nu sunt conectate mecanic”. Exemplele includ mecanisme de antrenare și linii lungi de transport. Fig. 5 prezintă o diagramă a unui transportor bazat pe motoare electrice asincrone cu un rotor de fază, care explică principiul de funcționare a unui arbore electric. Frecvențele de rotație ω 1 și ω, datorită conexiunii electrice a rotoarelor motoarelor electrice, vor fi aceleași sau sincrone. ω 1 bandă transportoare ω ED 1 ED arbore electric Fig..5. O ilustrare a funcționării unui arbore electric.
19 cu o gamă de putere EM de la fracțiuni de watt la kW, o gamă de control al vitezei de până la 10.000: 1 și mai mult, folosind atât motoare de viteză mică (sute de rpm) cât și viteză ultra-înaltă (până la rpm) . EP stă la baza automatizării obiectelor tehnologice din industrie, agricultură, spațiu; realizând cea mai importantă sarcină a timpului nostru - creșterea productivității muncii. În prezent, tendința de utilizare a tehnologiilor de economisire a energiei este caracteristică acționării electrice. La sistemele tradiționale care permit returnarea energiei în rețea (acest proces se numește recuperare), cum ar fi un sistem generator-motor (sistem GD), o cascadă electrică (controlată de un motor electric cu un IM cu rotor bobinat, în în care energia de alunecare este returnată rețelei electrice), cascadă electromecanică (controlată de o acționare electrică cu un IM cu rotor de fază, în care energia de alunecare este transformată în mecanică și transferată pe arborele motorului electric), există o înlocuire masivă a unei acționări electrice nereglementate cu una reglată. Ca o consecință a acestui fapt, designul unității electrice devine fără viteze, ceea ce crește eficiența generală a unității. Progresul în proiectarea tehnologiei convertoarelor, în special pentru convertizoarele de frecvență, stimulează înlocuirea motoarelor de curent continuu și a EM sincrone cu EM asincrone mai ieftine și mai fiabile cu un rotor cu colivie veveriță. Dacă luăm în considerare instalațiile de motoare electrice din punctul de vedere al teoriei unei acționări electrice, atunci ca obiect de studiu acesta este un sistem electromecanic, care este un set de dispozitive mecanice și electromecanice, unite prin circuite electrice de putere comune și (sau) control. circuite, concepute pentru a implementa mișcarea mecanică a unui obiect. Într-o acționare electrică, trei părți sunt combinate într-un singur întreg (Fig. 6): o parte mecanică, un motor electric și un sistem de control. optsprezece
20 E-mail rețeaua El. motor M, ω Fur. piesa Lucrari mecanice utile ESA EMF RD PU IM DOS M mech la DOS ISU din DOS Sistem de control din memorie Fig..6. Schema functionala a actionarii electrice din punctul de vedere al teoriei actionarii electrice Partea mecanica cuprinde toate elementele in miscare ale mecanismului, rotorul motorului RD, dispozitivul de transfer PU, actuatorul IM, la care momentul mecanic util M. mech este transferat. Dispozitivul motor electric include: un convertor electromecanic de energie EMF, care convertește puterea electrică în putere mecanică și un rotor al motorului RD, care este afectat de momentul electromagnetic M al motorului la o frecvență de rotație (viteza unghiulară) ω. Sistemul de control (CS) include partea energetică a ESA și partea informațională a IMS. IMS primește semnale de la driverele de memorie și de la senzorii de feedback DOC. 19
21 CURTEA 3 PARTEA MECANICĂ A ACTIONĂRII ELECTRICE Întrebări discutate în cadrul prelegerii. 1. Scopul si principalele unitati mecanice ale actionarii electrice Momente statice active si reactive. 3. Sarcini tipice ale părții mecanice a acționării electrice. Funcția principală a acționării electrice este de a pune în mișcare mașina de lucru în conformitate cu cerințele regimului tehnologic. Această mișcare este realizată de partea mecanică a acționării electrice (MCH EP), care include rotorul motorului electric, dispozitivul de transmisie și mașina de lucru (Fig. 3.1). Arată în Fig. 3.1 parametrii desemnează M in, M rm, M io momente pe arborele motorului, mașinii de lucru, organului executiv; ω in, ω pm, ω io viteze unghiulare ale arborelui ED, mașină de lucru, corp executiv; F io, V io forța și viteza liniară a actuatorului. Rotorul М in ω в Dispozitiv de transfer М рм ω рм Mașină de lucru М io ω io F io V io Fig.3.1. Schema părții mecanice a acționării electrice În funcție de tipul de transmisie și de modelele mașinii de lucru, acestea se disting (Fig. 3.1): EP de mișcare de rotație, care, respectiv, asigură mișcarea de rotație a corpului executiv PM; parametrii de ieșire momentul IO al mecanismului M io și frecvența unghiulară de rotație ω io; EP al mișcării de translație, care asigură mișcarea liniară de translație a IO a mașinii de lucru; parametrii de ieșire forța F io și viteza liniară V io.
22 Rețineți că există și o acționare electrică specială, numită acționare electrică oscilantă, care asigură o mișcare alternativă (vibrație) (atât unghiulară, cât și liniară) a corpului executiv PM. În partea mecanică a acționării electrice, funcționează diferite tipuri de eforturi, momente, care diferă prin natura acțiunii. Distingeți în mod specific între momentele statice reactive M cf și active M sa. Momentele reactive sunt create de forța de frecare, forțele de compresie, tensiune, torsiune a corpurilor inelastice. Frecarea uscată este un exemplu clasic aici (Fig. 3.). Forțele de frecare contracarează întotdeauna mișcarea și atunci când antrenarea electrică este inversată, momentul de frecare cauzat de aceste forțe își schimbă și direcția, iar funcția М с (ω) la o viteză ω = 0 suferă o discontinuitate. Forțele de frecare se manifestă în transmisiile cu motoare electrice și în mașinile de lucru. F m V F tr ω F tr V m F M av M av M s Fig. 3 .. Dependenţa momentului static al forţelor de frecare uscată de viteză Momentele active (potenţiale) sunt create de gravitaţie, compresie, tensiune, torsiune a corpurilor elastice. În MCH EP, momentele active apar în elementele încărcate (arbori, angrenaje etc.) în timpul deformării acestora, deoarece legăturile mecanice nu sunt absolut rigide. Caracteristicile acțiunii momentelor potențiale se manifestă în mod clar prin exemplul gravitației. La ridicare sau 1
Când sarcina este coborâtă, direcția gravitației F j rămâne constantă. Cu alte cuvinte, atunci când acţionarea electrică este inversată, direcţia momentului activ Мca rămâne neschimbată (Fig. 3.3). ω М с VV М с Fig Dependența momentului static activ de viteză, caracteristică mecanismelor de ridicare a sarcinilor O scurtă analiză a tipurilor de М с arată că există o diferență semnificativă între momentele reactive și cele active: momentul reactiv se modifică direcția sa cu o schimbare a direcției de mișcare, în timp ce momentul activ o menține constant. Mașinile de lucru, în ciuda varietății mari de proiecte și operații efectuate, pot fi clasificate în funcție de tipul de dependență a momentului static de o serie de factori. Există în general 5 grupuri de mecanisme. Prima grupă include mecanisme în care momentul static nu depinde de viteza de rotație, adică M c (ω) = const. Aceasta înseamnă că caracteristica mecanică a mașinii de lucru, dependența momentului static de frecvența de rotație este o linie dreaptă paralelă cu axa vitezei unghiulare ω și suferă o discontinuitate la ω = 0 pentru momentele statice reactive (după cum se arată în Fig. 3), de exemplu, pentru un transportor cu bandă cu sarcină liniară uniformă. F j m
24 Pentru Ms activ (după cum se arată în Fig. 3.3), caracteristica mecanică nu depinde de direcția de mișcare. Un exemplu tipic este un mecanism de ridicare. Al doilea grup de mecanisme este destul de reprezentativ [, 3]. Aici М с depinde de viteza de rotație a lui RM: () = М + (М + М) Мс с0 с0 с0 а ω ωн ω, (3.1) unde М este momentul pierderilor prin frecare mecanică; M SN este momentul static al mașinii de lucru la viteza nominală de rotație ω n; ω viteza de rotație a curentului; și coeficientul de proporționalitate. Cu a = 0, avem M c (ω) = M cn, adică obținem caracteristicile mecanice ale mașinilor din primul grup. Cu a = 1, avem o dependență liniară a momentului static de viteză, care este inerentă, de exemplu, generatoarelor de curent continuu G care funcționează pe o rezistență constantă R (Fig. 3.4). ~ U 1, f 1 GR ω М с (ω) U ov ОВ М с0 М с Fig Caracteristica mecanică la а = 1 La а = (Fig. 3.5) se obţine cel mai numeros grup de mecanisme de lucru [, 3] având ventilator caracteristice (ventilatoare, elice, pompe centrifuge și alte mecanisme similare). 3
25 ~ U 1, f 1 ω М с (ω) М с0 Fig Caracteristica mecanică a ventilatorului La a = -1 există o dependență hiperbolică, caracteristică majorității mașinilor de tăiat metal, când cu o creștere a vitezei de avans a frezei V (în consecință, forța de tăiere crește) reduce viteza de prelucrare a piesei ω (Fig. 3.6). М с ~ U 1, f 1 ω V ω М с (ω) Fig. Caracteristică mecanică hiperbolică Rețineți că în practică există și alte valori ale coeficientului a. Al treilea grup de mecanisme este un grup de mașini în care momentul static este o funcție de unghiul de rotație al arborelui РМ α, adică М с = f (α). Acest lucru este tipic, de exemplu, pentru biela-manivelă (Figura 3.7) și mecanismele excentrice, în care mișcarea de rotație cu o frecvență de rotație ω este convertită într-o mișcare alternativă cu o viteză V.
26 este momentul static maxim M cmax, are loc, de exemplu, la 0 α π, cursa inversă cu momentul maxim la π α π. M cmax, хх ω М с M cmax М с (α) M cmax, хх V М с Fig Dependența lui М с de unghiul manivelei α de viteza de mișcare, adică. М с = f (α, ω) O dependență similară se observă atunci când vehiculele electrice se deplasează pe o secțiune rotunjită a căii. Al cincilea grup de mecanisme este grupul RM, în care momentul static se modifică aleator în timp. Include instalații de foraj geologic, concasoare grosiere și alte mecanisme similare (Fig. 3.8). α М с ω М с (t) 0 t Fig Dependența М с = f (t) la forarea rocilor 5
27 PRELEȚIA 4 MAȘINI ELECTRICE DC Întrebări abordate în prelegere. 1. Proiectarea mașinilor cu curent continuu .. Parametrii de bază și conversia energiei electromecanice în mașinile cu curent continuu. 3. Clasificarea motoarelor de curent continuu. 4. Determinarea provizorie a rezistenței armăturii. Mașina electrică de curent continuu (DCM) are un design specific. Schematic, folosind exemplul motorului electric P-9, este prezentat în Fig. Partea fixă (statorul) conține polii principali 1 cu bobine care formează un inductor sau sistem de excitație al mașinii. Polii sunt distribuiți uniform pe suprafața interioară a cadrului 3, care combină funcțiile unei părți mecanice (carcasă) și a unei părți active (jug al circuitului magnetic stator). Deoarece un flux magnetic constant trece prin cadru (jug), care nu induce curenți turbionari în el, acesta este realizat din oțel monolit. Miezurile stâlpilor principali sunt cel mai adesea realizate căptușite: sunt formate din plăci separate strânse cu nituri, știfturi etc. O astfel de soluție constructivă nu este folosită pentru a limita curenții turbionari, ci este dictată mai degrabă de comoditatea fabricării stâlpului. Pe lângă înfășurările de excitație (OB), polii principali ai MPT-ului pot conține o înfășurare de compensare concepută pentru a compensa efectul de demagnetizare al câmpului magnetic propriu al armăturii (reacția armăturii), precum și o înfășurare de stabilizare utilizată pentru viteze reduse. motoare de mare putere atunci când este necesară creșterea temporară a vitezei de rotație cu un factor de 5. Pentru a asigura comutarea fără scântei în mașină, sunt prevăzuți poli suplimentari 4, ale căror înfășurări sunt conectate în serie la circuitul rotorului. 6
28 Fig Mașină DC tip P-9 Rotor MPT este mai des numit armătură. Poartă înfășurarea principală a mașinii prin care curge curentul său principal. Înfășurarea ancora 5 este situată în canelurile circuitului magnetic 6. Concluzii 7
29 de înfășurări sunt conectate la plăcile colectorului 7. Circuitul magnetic și colectorul sunt situate pe un arbore comun 8. Pentru funcționarea normală a mașinii de curent continuu, fantele circuitului magnetic trebuie să fie strict orientate față de plăcile 7. Periile colectoarelor sunt presate pe suprafața exterioară (activă) a colectorului. (cărbune, grafit, compozit etc.). Un grup poate conține una sau mai multe perii, în funcție de curentul trecut prin contact. Zona de contact este importantă (este de dorit să se asigure că potrivirea este aproape de 100%) și forța de apăsare a periei pe colector. Periile sunt instalate în suporturi pentru perii care orientează și presează peria. Suporturile perii în sine sunt plasate pe știfturi speciali ale traversei 9, montate pe partea interioară a scutului de capăt 10. Traversa are capacitatea de a se roti în jurul axei mașinii și de a o fixa în orice poziție selectată, ceea ce permite, dacă este necesar, pentru a regla poziția periilor pe colector din condiția de scânteie minimă în contactul periei. Mașinile de curent continuu sunt mai des folosite ca motoare, au un cuplu de pornire ridicat, capacitatea de a regla pe scară largă viteza, sunt ușor reversibile, au caracteristici de control aproape liniare și sunt economice. Aceste avantaje ale MPT îi scot adesea din competiție în drive-urile care necesită ajustări ample și precise. Un avantaj important al MPT este, de asemenea, posibilitatea de reglare a acestora prin circuite de excitație cu curent scăzut. Cu toate acestea, aceste mașini sunt utilizate numai acolo unde este imposibil să găsiți un înlocuitor echivalent. Acest lucru se datorează prezenței unei unități colectoare de perii, care provoacă cele mai multe dintre dezavantajele MPT: crește costul, reduce durata de viață, creează interferențe radio, zgomot acustic. Arcul sub perii accelerează uzura periilor și a plăcilor colectoare. Produsele de uzură acoperă cavitatea internă 8
30 de mașini cu un strat conductor subțire, care deteriorează izolarea circuitelor purtătoare de curent. Funcționarea unui motor electric și a unui generator de curent continuu se caracterizează prin următoarele valori de bază: M momentul electromagnetic dezvoltat de motorul electric, N m; M c momentul de rezistență (sarcină, moment static) creat de mecanismul de producție, N m, este de obicei redus la arborele motorului (formulele de reducere sunt discutate în prelegerea 14); I I curentul armăturii motorului electric, A; tensiune U aplicată lanțului de ancorare, V; E forța electromotoare (EMF) a unei mașini de curent continuu (pentru un motor electric se numește contraemf, deoarece într-un motor electric este îndreptată spre tensiunea U și împiedică curgerea curentului), V; Ф fluxul magnetic creat în motorul electric atunci când curentul de excitație circulă de-a lungul OF, Wb; R I rezistența circuitului de armătură, Ohm; ω este frecvența unghiulară (viteza) de rotație a armăturii ED, s -1 (în loc de ω se folosește adesea valoarea n, rpm), 60 ω n =. (4.1) π P puterea motorului, W, se face distincția între puterea mecanică (utilă) pe arbore ED P fur și puterea totală (electrică) P fur = M ω, (4.) P el = U I I; (4.3) η coeficient de eficiență al MHT, egal cu raportul dintre puterea utilă și puterea maximă; λ coeficient de capacitate de suprasarcină, se face distincția între capacitatea de suprasarcină în funcție de curent λ I și de moment λ М: 9
31 λ I = I max / I n; λ M = M max / M n. Interrelația dintre parametrii MPT este reflectată în următoarele patru formule: dω MM = c dt J, (4.4) E = K Ф ω, (4.5) UE Iя =, RI (4.6) M = KFII, (4.7) unde J este momentul de inerție a sistemului de antrenare electric, kg m; dω / dt accelerația unghiulară a arborelui motor, s -1; K este constanta constructivă a motorului electric, pn N K =, (4.8) π a unde pn este numărul de perechi de poli principali; N este numărul de conductori de armătură activi; a este numărul de perechi de ramuri de armătură paralele. Formula (4.4) este o înregistrare modificată a ecuației de bază a mișcării acționării electrice dω M Mc = J. (4.9) dt Rețineți că ecuația de bază a mișcării este un analog al legii lui Newton a = F / m. Singura diferență este că pentru mișcarea de rotație accelerația liniară este înlocuită cu accelerația unghiulară ε = dω / dt, masa m cu momentul de inerție J, iar forța F este înlocuită cu momentul dinamic M dyn, egal cu diferența. între momentul motorului electric M şi momentul static M s. Formula (4.5) reflectă principiul de funcționare al unui generator de curent continuu bazat pe legea inducției electromagnetice. Pentru ca EMF să apară, este suficient să rotiți armătura cu o anumită viteză ω în fluxul magnetic F. 30
32 EMF E în mașină nu poate fi obținută dacă cel puțin una dintre cantitățile este absentă: ω (motorul electric nu se rotește) sau Ф (mașina nu este excitată). Formula (4.6) arată că curentul II din circuitul armăturii circulă în motor sub acțiunea tensiunii U aplicată armăturii Mărimea acestui curent este limitată de back-emf generat în timpul rotației motorului electric și rezistența totală a circuitului de armătură. Formula (4.7) ilustrează de fapt principiul de funcționare al unui DC ED bazat pe legea interacțiunii dintre curentul din conductor și câmpul magnetic (legea lui Ampere). Pentru apariția unui cuplu, este necesar să se creeze un flux magnetic Ф și să se treacă un curent I I de-a lungul înfășurării armăturii. Formulele date descriu toate procesele de bază dintr-un motor de curent continuu. MPT se disting prin metoda de încorporare a înfășurării polilor principali (înfășurare de câmp) în circuitul electric. 1. Mașini de curent continuu cu excitație independentă. Esența termenului este că circuitul electric al înfășurării de excitație (OB) este independent de circuitul de putere al rotorului EM. Pentru generatoare, aceasta este singura opțiune practică de proiectare a circuitului, deoarece prin circuitul de excitație, funcționarea MPT-ului este controlată. Excitarea în motoarele de curent continuu cu excitație independentă (DCM NV) poate fi realizată cu magneți permanenți. ДПТ НВ cu ОВ tradițională au două canale pentru controlul tensiunii rotorului și a tensiunii înfășurării câmpului. DPT NV sunt cele mai populare mașini electrice DC.Motoare electrice cu excitație paralelă (DPT PV). Ele sunt caracterizate prin includerea unui OF în paralel cu circuitul de armătură ED. În ceea ce privește caracteristicile lor, acestea sunt apropiate de DPT NV. 3. ED cu excitație secvențială (DPT Posl.V). Înfășurarea statorului este conectată în serie cu înfășurarea rotorului, ceea ce determină dependența fluxului magnetic de curent.
33 ka ancore (de fapt de la sarcină). Au caracteristici neliniare și sunt rar utilizate în practică. 4. Motoarele cu excitație mixtă sunt o versiune de compromis a EM cu excitație în serie și paralelă. În consecință, ED conține două OV, paralele și secvențiale. Dacă valoarea rezistenței înfășurării armăturii este necunoscută, atunci se poate folosi o formulă aproximativă. Presupunând că jumătate din pierderile de putere sunt asociate cu pierderi în cuprul înfășurării armăturii, scriem formula I n R i 0.5 (1-η) U n I n, (4.10) unde η este randamentul motorului electric. , Din formula găsim R (1 η) U M U n n η =. n ω I n n n n I; sau eu. (4.11) IN IIN R U н I Р 3
34 CURTEA 5 CARACTERISTICILE MECANICE ȘI ELECTROMECANICE ALE MOTORULUI DE C.C. CU EXCITAT INDEPENDENT Întrebări discutate în prelegere. 1. Caracteristicile electromecanice și mecanice naturale ale unui motor de curent continuu cu excitație independentă (DCM NV) .. Rigiditatea caracteristicii statice. 3. Sistemul de unitati relative. 4. Caracteristicile mecanice și electromecanice ale DPT NV în unități relative. Înainte de a trece la luarea în considerare a caracteristicilor DCP NV, vom da câteva definiții. Caracteristicile mecanice (MX) ale motorului sunt dependențele turației în regim de echilibru de cuplul n = f 1 (M) sau ω = f (M). Caracteristicile electromecanice (EMH) ale unui motor sunt dependențele vitezei în regim permanent de curentul n = f 3 (I) sau ω = f 4 (I). Atât МХ cât și ЭМХ pot fi reprezentate prin funcții inverse M = ϕ 1 (n) sau I = ϕ 4 (ω). Caracteristicile se numesc naturale dacă sunt obținute în condiții nominale de alimentare (la tensiune și turație nominale), excitație nominală și absența rezistențelor suplimentare în circuitul armăturii. Se spune că performanța motorului este artificială atunci când oricare dintre factorii enumerați mai sus se modifică. Pentru a afișa caracteristicile electromecanice și mecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație independentă (paralelă), luați în considerare cel mai simplu circuit pentru pornirea motorului (Fig. 5.1). 33
35 U + - I Е ДП KO R adaugă I în ОВ R ДВ + U в - Fig Schema circuitului electric al unui motor de curent continuu cu excitație independentă tensiunea de rețea de curent continuu U c = U se aplică armăturii motorului electric, care în mod constant starea este echilibrată de motorul EMF (E) și căderea de tensiune în circuitul armăturii (I I R egg). U = E + I i R yats, (5.1) unde R yats = R i + R se adaugă + R dp + R la rezistența totală a circuitului de armătură, Ohm; R I rezistența înfășurării armăturii, Ohm; R rezistență suplimentară suplimentară în circuitul armăturii, Ohm; R dp, respectiv R ko, rezistența înfășurărilor polilor suplimentari și a înfășurării de compensare, Ohm. Clasa de izolație Tabel 5.1 Temperatura de funcționare, С А 105 Е 10 В 130 F 155 Н 180 С> Trebuie remarcat faptul că, pentru a continua calculele, este necesar să aducem rezistența înfășurărilor EM la temperatura de funcționare, care este determinate de clasa de izolație (Tabelul 5.1) și țin cont de pierderile din nodul colector perii. Aducerea rezistenței înfășurărilor în circuitul armăturii
36 la temperatura de operare t, C, se efectuează conform următoarei formule: R = R (1 + α θ), (5.) ; α este coeficientul de temperatură, (C) -1, pentru cuprul 3 se ia de obicei α = 4 10 (C) -1; θ este diferența dintre temperatura de funcționare și t 0, C. Rezistența suplimentară din unitatea perie-colector poate fi luată în considerare ca raport dintre căderea de tensiune pe contactul perie-colector U u = V la curentul nominal al armăturii . Înlocuind în ecuația (5.1) valoarea lui E conform (4.5) și făcând transformările corespunzătoare față de frecvența de rotație ω, obținem caracteristica electromecanică a unui motor electric de curent continuu de excitație independentă (paralelă) U Iя R yats UR yats ω = = Iя. (5.3) KFn KFn KFn Exprimând mărimea curentului de armătură prin momentul electromagnetic (4.7) și substituind valoarea curentului în ecuația (5.3), găsim caracteristica mecanică a unui motor de curent continuu cu excitație independentă (paralelă): UR yc ω = M. (5.4) KF ( ) n KFn Analizând ecuațiile (5.3) și (5.4), vedem că matematic acestea sunt ecuațiile unei drepte care intersectează axa vitezei în punctul ω 0. Valoarea ω 0 = U / (KF) se numește turația ideală de mers în gol, iar relațiile R yats R egg Iя = M = ω c (5.5) KF KF () 35
37 se numește diferență statică de viteză în raport cu ω 0, cauzată de prezența unui moment static pe arborele motorului. Este valabilă următoarea formulă: ω = ω 0 - ω с. (5.6) Pentru a construi caracteristica mecanică naturală (EMX), este necesar să găsim două puncte. Una dintre ele este determinată din datele de pașaport ale motorului pentru valorile nominale ale lui nn și M n: ω n = π nn / 30 = 0,105 nn, M n = P n / ω n, unde P n este evaluat puterea motorului, W; n n viteza nominală a motorului electric, rpm. Al doilea punct corespunde turației de ralanti ideală când I = 0; M = 0. Se poate afla din ecuația (5.3) la înlocuirea datelor pașaportului motorului: Un ω ω n 0 =. (5.7) Un In R i Construirea unei caracteristici electromecanice naturale (EEMX) se realizează în mod similar utilizând valoarea pașaportului curentului nominal I n. EMX poate fi trasat cunoscând ω 0 și panta caracteristicii, care este o dreaptă. Valoarea pantei este determinată de derivata dm / dω = β c, care se numește rigiditatea statică a caracteristicii mecanice (KF) dm β c = =. (5.8) dω R ou În practică, se utilizează modulul de rigiditate statică β = β s. Valoarea lui β depinde de rezistența circuitului de armătură și de fluxul magnetic de excitație. Având în vedere cele de mai sus, ecuația caracteristicilor mecanice poate fi scrisă ca ω = ω 0 M / β. (5,9) 36
38 Compararea motoarelor electrice de diferite puteri, curent, cuplu, număr de perechi de poli permite prezentarea caracteristicilor EM în unităţi relative. Sistemul de unități relative este adesea folosit în calculele tehnice și se bazează pe acceptarea unei valori arbitrare ca valoare de bază. Valorile absolute ale parametrilor de o natură fizică k i, raportate la valoarea de bază k baze, pot fi comparate între ele. În unități relative o k k i i =. (5.10) kbase Pentru analiza caracteristicilor unui motor de curent continuu cu excitație independentă pentru valorile de bază vom lua: tensiune nominală U; I n curentul nominal al motorului; M n cuplul nominal al motorului; ω 0 turație ideală în gol; Ф n flux magnetic nominal. Valoarea rezistenței de bază este de obicei definită ca R baza = U n / I n, (5.11) unde R baza are următoarea semnificație fizică: rezistența circuitului de armătură, care limitează curentul de armătură la valoarea nominală în starea blocată ( ω = 0) și tensiunea nominală aplicată. Pentru a exprima caracteristica electromecanică (5.3) în unități relative, este necesar să se împartă părțile din dreapta și din stânga ecuației la turația de ralanti ideală ω 0 EEMH. Ca rezultat, obținem expresia o o o U o R yats ω = I, (5.1) o o Ф Ф 37
39 ω unde ω o o U o Ф o I o R yats =; U =; Ф =; eu =; R ou =. ω 0 U n F n I n R baze Ecuația caracteristicilor mecanice în unități relative se poate obține din ecuația (5.1) după înlocuirea expresiei I =, unde M =. o o M o M o M Ф n Caracteristicile naturale ale DPT NV în unități relative vor lua forma: a) electromecanice b) mecanice o o o R ou ω = 1 I, (5.13) o o o ω = 1 M R ou. (5.14) o o s I R o yats Mo o yats Diferența statică de viteză ω = = R, o o de unde rezultă că I = M. Astfel, în unități relative, caracteristicile mecanice naturale și electromecanice coincid. Cu M = M n și I = I n din ecuațiile (5.13) și (5.14), se poate observa că căderea statică la sarcina nominală este egală cu rezistența circuitului armăturii în unități relative, adică o = R o ωsn yats. Valoarea ouălor depinde de puterea motorului și este în intervalul 0, 0,0 pentru unitatea de alimentare DC cu o putere de la 0,5 la 1000 kW. Cunoscând rezistența relativă a armăturii, este ușor de determinat curentul de scurtcircuit în unități relative I la = o Ik I o o o Ik U R yats n. R o =, în unități absolute acest curent este 38
40 CURTEA 6 REGLAREA VITEZEI LA UN MOTOR DC Întrebări discutate în prelegere. 1. Caracteristicile electromecanice artificiale (IEMH) și mecanice (IMH) ale NV DC când rezistența rotorului se modifică .. Caracteristicile electromecanice și mecanice artificiale ale NV DC când se modifică fluxul magnetic. 3. Caracteristicile electromecanice și mecanice artificiale ale DPT NV atunci când tensiunea de alimentare se modifică. Reglarea vitezei de rotație prin reostat se realizează prin introducerea de rezistențe active suplimentare ale rezistențelor în circuitul armăturii, adică. R yats = (R i + R dya) = var cu U = U n, Ф = Ф n ,. După cum se poate observa din ecuația caracteristicii mecanice (5.4), atunci când se variază valoarea rezistenței suplimentare R dya în circuitul armăturii, turația ideală în gol ω 0 rămâne constantă, se modifică doar modulul de rigiditate statică β și cu ea rigiditatea (panta) caracteristicii (Fig. 6.1) ... De exemplu, odată cu introducerea unui rezistor suplimentar cu rezistența R q = R i, modulul de rigiditate statică al caracteristicii mecanice artificiale (IMC) β și este jumătate față de caracteristica naturală β e, i.e. β și = 0,5 β e. În consecință, scăderea vitezei statice ω = ω + ω = ω se va dubla. nici R qy În unități relative, caracteristica mecanică a reostatului poate fi scrisă o o o o o o ω = 1 M R yats = 1 M R yats + R dya (6.1) nu 39
Adnotarea programului de lucru al disciplinei direcția de pregătire: 23.05.05 Sisteme de sprijinire a traficului feroviar focus: Sisteme de telecomunicații și rețele de transport feroviar Disciplina:
Capitolul 2. PROPRIETĂȚI ELECTROMECANICE ȘI DE REGLARE ALE ACTIONĂRILOR ELECTRICE DC 2.1. Caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice și mecanismele de lucru Caracteristicile mecanice ale unui motor electric
CUPRINS Cuvânt înainte ... 3 Introducere ................................................... 5 Capitolul I Partea mecanică a acționării electrice ................ 7 1.1. Scurt
050202. Motor de curent continuu cu excitație paralelă Scopul lucrării: Pentru a se familiariza cu dispozitivul, principiul de funcționare a unui motor de curent continuu cu excitație paralelă. Eliminați principalele sale caracteristici.
PROBLEME ALE CONTROLULUI CUNOAȘTERILOR DE INTRARE AL CUNOȘTILOR DE LA DISCIPLINA „Procese tranzitorii în sistemele de energie electrică” 1 2 I 1 2 V 1 1. = 80v, U = v 2. = 0v, U = 7 v 3. = 30v, U = v 8 2 Determinați valoarea EMF
Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse Bugetul de stat federal Instituția de învățământ de învățământ profesional superior Nizhny Novgorod Universitatea Tehnică de Stat numită după R. E.
MAȘINI DC (MPT) Scop, domenii de aplicare și dispozitiv MPT Generatoare DC (GPT) Motoare DC (DPT) 1 MPT sunt reversibile, adică pot funcționa ca: a)
1 DISPOZIȚII GENERALE PENTRU EDUCAREA PROBELOR DE ADMITERE PENTRU ADMITERE LA SCOALA DE MASTER PENTRU DIRECȚIA 13.04.02 „Electricitate și Inginerie Electrică” 1.1 Prezentul Program, întocmit în conformitate cu legislația federală
Întrebări teoretice 1 Aplicație, dispozitiv și tipuri de transformatoare 2 Principiul de funcționare a unui transformator, moduri de funcționare 3 Circuitul echivalent al unui transformator și caracteristica exterioară a acestuia 4 Experimente de mers în gol
Instituția de învățământ profesional autonomă de stat din regiunea Samara „Școala tehnică petrochimică Novokuibyshevsk” PROGRAM DE LUCRU Disciplina Mașini electrice Specialitatea PPSSP
Motoare cu curent continuu 2015 Universitatea Politehnică din Tomsk, Departamentul ES&E Lector: Candidat la Științe Tehnice, Conf. Olga Vladimirovna Vasilyeva 1 Motorul cu curent continuu este o mașină electrică care transformă un electric
Opțiunea 1. 1. Scopul, clasificarea și dispozitivul transformatorului. 2. Erori de măsurare absolute și relative. Clasa de precizie a dispozitivului de măsurare. 3. Cu o creștere a frecvenței de rotație a generatorului
UDC 621.3.031 .: 621.6.052 (575.2) (04) MODEL MATEMATIC SI CARACTERISTICI SISTEM MOTOR VENTILATOR ASINCRON POMPA CENTRIFUGA K.K. Kelebaev A dezvoltat un model matematic și o metodă de calcul
Subiectul 8.1. Mașini electrice. Generatoare de curent continuu Întrebări ale temei 1. Maşini electrice de curent continuu şi curent alternativ. 1. Dispozitivul și principiul de funcționare al generatorului DC. 2. EMF și rotație
Mașini asincrone 2015 Universitatea Politehnică din Tomsk, Departamentul ES&E Lector: Candidat la Științe Tehnice, Conf. Olga Vladimirovna Vasilyeva O mașină asincronă este o mașină în care o mașină rotativă
CUPRINS Prefață la a doua ediție ................................ 10 Prefață la prima ediție ....... .. ............................. 12 Capitolul 1. Introducere .................. .. ......................
BUGETAR DE STAT FEDERAL INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT SUPERIOR „UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ DE CERCETARE TEHNICĂ KAZAN. UN. TUPOLEVA-KAI „Institutul de Inginerie Mecanică Zelenodolsk
LUCRĂRI DE LABORATOR 2 MOTOR CU EXCITAȚIE PARALELĂ Scopul lucrării: 1. Studierea principiului de funcționare și proiectare a motoarelor de curent continuu. 2. Familiarizați-vă cu circuitul de pornire a motorului
Subiectul 0. Fundamentele acționării electrice Întrebări subiect. Acționare electrică: definiție, compoziție, clasificare .. Parametrii nominali ai mașinilor electrice. 3. Moduri de funcționare a motoarelor electrice. 4. Selectarea tipului și puterii motorului electric ..
Lista subiectelor din programul disciplinei „Inginerie electrică” 1. Circuite electrice de curent continuu. 2. Electromagnetism. 3. Circuite electrice de curent alternativ. 4. Transformatoare. 5. Dispozitive și dispozitive electronice.
MOTOR ASINCRON TRIFAZAT CU ROTOR SUR CIRCULAT Scopul lucrării: 1 Să se familiarizeze cu proiectarea motoarelor asincrone trifazate Pentru a studia principiul de funcționare a motoarelor asincrone 3 Începeți
UDC 6213031 (5752) (04) DEZVOLTAREA ȘI CERCETAREA PĂRȚII DE ENERGIE A SISTEMULUI DE CONTROL AUTOMAT AL TURBOMECANISMELOR CU ECONOMIA DE ENERGIE AL TPP IV Bochkarev Rezultatele lucrărilor privind crearea unui sistem asincron
MINISTERUL EDUCAȚIEI, ȘTIINȚEI ȘI TINERETULUI AL REPUBLICII CRIMEA
Tema 9. Mașini electrice de curent alternativ.Întrebări ale temei .. Clasificarea mașinilor de curent alternativ .. Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor asincron. 3. Crearea unui câmp magnetic rotativ. 4. Viteza
Http://library.bntu.by/kacman-m-m-elektricheskie-mashiny Cuvânt înainte ... 3 Introducere ... 4 C.1. Scopul mașinilor și transformatoarelor electrice ... 4 B.2. Masini electrice convertoare electromecanice
Subiectul 7 Circuite trifazate CA Plan 1. Concepte generale 2. Recepție curent trifazat 3. Conexiuni stea, triunghi Concepte cheie: curent trifazat fază liniar fir fir neutru
Ce este un motor electric? Un motor electric (motor electric) este un dispozitiv pentru transformarea energiei electrice în energie mecanică și pentru a conduce mașini și mecanisme. Motor electric
MINISTERUL EDUCAȚIEI AL REPUBLICII TAJIKISTAN APROBAT Decanul Facultății M. Dodkhudoev 2011 Exemplu de program al disciplinei „Teoria acționării electrice” Recomandat de Ministerul Educației al Republicii
LUCRAREA 2 STUDIUL MOTORULUI DE CC CU EXCITAȚIE PARALELĂ Cuprins 1. Scopul lucrării. 2 2. Programul de lucru. 2 3. Fundamentele teoriei motorului. 4. Cercetare experimentală 3 4.1. start
1 Mașini electrice Informații generale Prelegeri ale profesorului V.I. Polevsky Cursul 1 O mașină electrică este un dispozitiv electromecanic care convertește elementele mecanice și electrice
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI NUKI AL INSTITUȚIEI DE ÎNVĂȚĂMÂNTUL BUGETAR DE STAT FEDERAL RUS DE ÎNVĂȚĂMUL PROFESIONAL SUPERIOR UFA UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT VIȚIONALĂ
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERAȚIEI RUSE Instituția de învățământ autonomă de stat federală de învățământ profesional superior „Universitatea Națională de Cercetare Nucleară
Introducere La mașinile sincrone, viteza unghiulară de rotație a rotorului, Ω = 2πn, este egală cu viteza unghiulară sincronă a câmpului, Ω s = 2πn 1 (termenul 37, p. 15). Câmpurile de stator și rotor în mașinile sincrone (ca în toate
3 Cuprins Cuvânt înainte ... 5 Introducere ... 7 I. Momentul electromagnetic și forța electromagnetică a mașinilor electrice cu mișcare de rotație și de translație. 1. Expresie generală pentru moment și forță. 14 2.
Informații generale despre motoare electrice Motor electric. Tipuri de motoare electrice și caracteristicile lor de proiectare. Dispozitivul și principiul de funcționare al motorului electric Motorul electric transformă energia electrică
INSTRUCȚIUNE METODOLOGICĂ 2 sisteme și tehnologii ”Tema 1. Circuite liniare DC. 1. Concepte de bază: circuit electric, elemente circuit electric, secțiune circuit electric. 2. Clasificare
Patru legi ale electromecanicii Cuprins: 1. Informaţii generale 1.1. Conversia energiei este asociată cu câmpurile magnetice rotative 1.2. Pentru a asigura o conversie continuă a energiei, este necesar ca
1 Mașini electrice sincrone Informații generale și elemente structurale Prelegeri ale profesorului V.I. Polevsky Mașinile sincrone sunt mașini electrice de curent alternativ care au un câmp magnetic
Introducere SECȚIUNEA I Electrotehnică generală Capitolul 1. Circuite electrice de curent continuu 1.1. Concepte de bază ale câmpului electromagnetic 1.2. Elemente de circuit pasiv și caracteristicile acestora 1.3. Elemente active
Un plan tematic și conținut aproximativ al disciplinei academice „Inginerie electrică și electronică” Tema .. Circuite electrice DC Lecție practică Calculul circuitelor electrice cu secvențial
Katsman M. M. Calculul și proiectarea mașinilor electrice: un manual pentru școlile tehnice Recenzători: N. G. Karelskaya, A. E. Zagorskiy Katsman M. M. K 30 Calculul și proiectarea mașinilor electrice: Manual.
Mașini asincrone O mașină asincronă este o mașină în care un câmp magnetic rotativ este excitat în timpul funcționării, al cărui rotor se rotește asincron, adică. cu o viteză diferită de viteza câmpului. 1 Sugerat de ruși
CUPRINS Cuvânt înainte ... 3 Capitolul 1. Circuite electrice liniare DC ... 4 1.1. Dispozitive electrice DC ... 4 1.2. Elemente de circuit electric DC ... 5 1.3.
9. MAȘINI DC Mașinile DC sunt mașini reversibile, adică. pot funcționa atât în modul generator, cât și în modul motor. Motoarele de curent continuu au avantaje
Tema 13 Generatoare sincrone, motoare Plan 1. Proiectarea unui generator sincron 2. Principiul de funcționare a unui generator sincron 3. Proiectarea unui motor sincron 4. Principiul de funcționare a unui motor sincron
CONȚINUTUL LISTEI DISCIPLINEI ȘI CONȚINUTUL SECȚIUNILOR (MODULELOR) DISCIPLINEI n/a Modul de disciplină Prelegeri, h/corespondență 1 Introducere 0,25 2 Circuite electrice liniare DC 0,5 3 Electrice liniare
UDC 681.518.22 + 681.518.5: 621.313.333 V. Yu. OSTROVLYANCHIK, doctor în științe tehnice, profesor, șef. departament AEP şi PE (SibGIU) I. Yu. POPOLZIN, student postuniversitar, art. profesor al catedrei. AEP și PE (SibGIU) Novokuznetsk COMPARATIV
Prefață 3 Introducere 5 Capitolul unu. Circuite electrice DC 10 1.1. Recepție și domenii de aplicare a curentului continuu 10 1.2. Elemente de instalații electrice, circuite și scheme electrice
M.I. TEHN. ȘTIINȚE S. V. STRAKHOV Aprobat de Consiliul Academic pentru Învățământul Profesional al Direcției Principale
86 BULETIN GSTU IM. PO SUKHOI 16 UDC 61.313.1 STAND PENTRU TESTAREA UNUI MOTOR ASINCRON ÎN MOD AUTOCOMPOSITIV I. V. SHASHKOV, Y. A. RUDCHENKO Instituție de învățământ „Gomel State Technical
CUPRINS Cuvânt înainte ................................................ 5 1. Calculul puterii de acționări electrice ale mașinilor de tăiat metale 1.1. Informații generale ................................. 7 1.2. Mașini de rindeluit ................................
FAZHT FGOU SPO Alatyr Școala Tehnică de Mașini Electrice de Transport Feroviar Sarcină de testare cu instrucțiuni metodologice scurte pentru studenții departamentului de corespondență a specialității 190304.02 „Tehnic
AGENȚIA FEDERALĂ PENTRU EDUCAȚIE UNIVERSITATEA FEDERALĂ SIBERIANĂ INSTITUTUL POLITEHNIC ACȚIUNEA ELECTRICĂ Materiale de control și măsurare Krasnoyarsk SFU 2008 UDC 62-83 (07) P12 Referent:
Departamentul de Educație și Știință al Regiunii Tambov TOGAPOU „Colegiul Agrar și Industrial” PM 3 „Întreținerea, diagnosticarea defecțiunilor și repararea echipamentelor electrice și automatizate
Societate pe acțiuni fără scop lucrativ UNIVERSITATEA DE ENERGIE ȘI COMUNICAȚII ALMATY Departamentul de acționare electrică și automatizare a instalațiilor industriale ECONOMIA DE ENERGIE PRIN ACTIONARE ELECTRICĂ AUTOMATIZĂ
TEMA 1. MAȘINI ELECTRICE DC Sarcina 1. În conformitate cu varianta dvs. a sarcinii (tabelul 1, coloanele 2, 3, 4) desenați o schiță a unei secțiuni transversale a unei mașini cu doi poli de curent continuu și arătați
Certificare intermediară (sub formă de examen). Examenul se desfășoară sub formă de răspunsuri la bilete. Fiecare bilet conține 3 întrebări, câte una pentru fiecare sarcină. Sunt în total 28 de bilete, 28 de bilete sunt alese de studentul norocos
UDC 621.313.323 PRIVIND LEGILE REGLĂRII FRECVENȚEI MOTOARELOR SINCRONE LA STAȚII DE POMPARE ULEI Shabanov V.A., Kabargina O.V. Ufa State Petroleum Technical University e-mail: [email protected]
MINISTERUL SUCURSALELOR RUSIEI Instituția de învățământ bugetar federal de învățământ profesional superior „Universitatea de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă din Tomsk” (TSASU) CARACTERISTICI DE FUNCȚIONARE
Academia Națională de Economie Urbană din Harkiv
NOTE DE CURS
prin disciplina
„Acționare electrică automată”
(pentru studenții de 4 ani ai formelor de studiu cu normă întreagă și cu frecvență redusă în specialitatea 6.090603 - „Sisteme de alimentare cu energie electrică”)
Harkiv - KHNAGH - 2007
Note de curs la disciplina „Acționare electrică automată” (pentru studenții anului IV de toate formele de pregătire, specialitatea 6.090603 - „Sisteme de alimentare cu energie electrică”). Auth. Garyazha V.N., Fateev V.N. - Harkiv: KhNAGKh, 2007 .-- 104 p.
CONŢINUT
| Caracteristicile generale ale notelor de curs |
||
| Modulul de fond 1. Acționare electrică automată - baza dezvoltării forțelor productive ale Ucrainei. . . . . . . . . . . . | ||
| Cursul 1. | ||
| 1.1. | Dezvoltarea motorului electric ca ramură a științei și tehnologiei. ... ... ... ... ... | 6 |
| 1.2. | Principiile sistemelor de control al clădirii Acționare electrică automată. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 2. | ||
| 1.3. | Clasificarea sistemelor de control AEP. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | 13 |
| Modulul de fond 2. Mecanica acționării electrice . . . . . . . . . . | 18 |
|
| Cursul 3. | ||
| 2.1. | Aducând momentele și forțele de rezistență, momentele de inerție. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 4. | ||
| 2.2. | Ecuația mișcării acționării electrice. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | 21 |
| Cursul 5. | ||
| 2.3. | Caracteristicile mecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație independentă. Modul motor. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 6. | ||
| 2.4. | Caracteristicile mecanice ale unui motor de curent continuu cu excitație independentă. Modul de franare electrica. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 7. | ||
| 2.5. | Caracteristicile mecanice ale unui motor DC excitat în serie. Modul motor. ... ... ... ... ... | |
| Cursul 8. | ||
| 2.6. | Caracteristicile mecanice ale unui motor DC excitat în serie. Modul de franare electrica. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 9. | ||
| 2.7. | Caracteristicile mecanice ale motoarelor cu inducție. Modul motor. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 10. | ||
| 2.8. | Caracteristicile mecanice ale motoarelor cu inducție. Modul de franare electrica. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 11. | ||
| 2.9. | Caracteristicile mecanice și electrice ale motoarelor sincrone. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Modulul de fond 3. unități tipice ale circuitelor de comandă automată a motoarelor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | ||
| Cursul 12. | ||
| 3.1. | Principiile controlului automat al motoarelor de pornire și frânare. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 13. | ||
| 3.2. | Unități tipice ale circuitelor de control automat pentru pornirea DPT. | 77 |
| Cursul 14. | ||
| 3.3. | Unități tipice ale circuitelor de control automat pentru frânarea DCT. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 15. | ||
| 3.4. | Unități tipice ale circuitelor de control automat pentru pornirea motoarelor de curent alternativ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 16. | ||
| 3.5. | Unități tipice ale circuitelor de control automat al frânării pentru motoarele de curent alternativ. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... | |
| Cursul 17. | ||
| 3.6. | Unitati de protectie electrica pentru motoare si circuite de comanda. ... ... | 98 |
DESCRIEREA GENERALĂ A PRELEGĂRILOR
Acționarea electrică automată este principalul consumator de energie electrică. În țările industrializate, mai mult de 65% din energia electrică generată este transformată în energie mecanică printr-o acţionare electrică. Prin urmare, dezvoltarea și îmbunătățirea motorului electric, care stă la baza raportului putere-muncă, contribuie la creșterea productivității și la creșterea eficienței producției. Cunoașterea proprietăților și capacităților unei acționări electrice permite unui inginer electrician să asigure utilizarea rațională a unei acționări electrice, ținând cont atât de cerințele mașinilor tehnologice, cât și ale sistemelor de alimentare cu energie. Materia „Conducere electrică automată” este studiată în al șaptelea semestru al celui de-al patrulea an de studiu. Curriculum-ului specialității „Sisteme de consum de energie electrică” a alocat patru credite pentru aceasta. Acestea sunt umplute cu șase module informative, care sunt studiate în timpul prelegerilor și orelor practice, la efectuarea lucrărilor de laborator și a sarcinilor de calcul și grafică.
Aceste note de curs au prezentat material pentru studiul primelor trei module de fond ale subiectului „Conducere electrică automată”. În primul modul substanțial, o acționare electrică automată este considerată ca bază pentru dezvoltarea forțelor productive ale Ucrainei. În al doilea, sunt studiate caracteristicile mecanice ale motoarelor, arătând capacitățile motorului în timpul funcționării, atât în regim de motor, cât și în regim de frânare electrică. În cel de-al treilea modul sunt studiate unitățile tipice ale circuitelor de control automat al motoarelor. Pe baza proprietăților motoarelor studiate în al doilea modul, unitățile tipice asigură pornirea, frânarea și inversarea automată a motoarelor în funcție de timp, viteză și curent cu control direct sau indirect al valorilor denumite. Din punct de vedere structural, unitățile tipice sunt combinate sub formă de stații de control. Ponderea posturilor de control în numărul total de acționări electrice utilizate în Ucraina depășește 80%.
Cursul 1.
1.1. Dezvoltarea acționării electrice ca ramură a științei și tehnologiei
Din cele mai vechi timpuri, omul a căutat să înlocuiască munca fizică grea, care era o sursă de energie mecanică (ME), cu munca mecanismelor și mașinilor. Pentru a face acest lucru, în transporturi și lucrări agricole, în mori și sisteme de irigare, a folosit puterea musculară a animalelor, energia vântului și a apei, iar mai târziu - energia chimică a combustibilului. Așa a apărut unitatea - un dispozitiv format din trei părți esențial diferite: un motor (D), un dispozitiv de transmisie mecanică (MPU) și o mașină tehnologică (TM).
Scopul motorului: conversia diferitelor tipuri de energie în energie mecanică. MPU este proiectat pentru a transfera ME de la motor la TM. Nu afectează cantitatea ME transmisă (fără a ține cont de pierderi), dar își poate modifica parametrii și, pentru a se potrivi cu tipurile de mișcare, se realizează sub formă de curea, lanț, angrenaj sau altă transmisie mecanică.
Într-o mașină tehnologică, ME este utilizat pentru a modifica proprietățile, starea, forma sau poziția unui material sau produs prelucrat.
În acționările moderne, diferite motoare electrice (EM) sunt folosite ca sursă de ME. Ele convertesc energia electrică (EE) în energie mecanică și, prin urmare, unitatea este numită acționare electrică (EE). Diagrama sa funcțională este prezentată în Fig. 1.1. Pe lângă elementele denumite, include un convertor controlat (P), cu ajutorul căruia EE este alimentat de la rețea către EE.
Prin schimbarea semnalului de control al convertorului U la, puteți modifica cantitatea de EE care vine de la rețea la EE. Ca urmare a acestui fapt, cantitatea de ME generată de motor și primită de TM se va modifica. Aceasta, la rândul său, va duce la o schimbare a procesului tehnologic, a cărui eficiență este caracterizată de o valoare ajustabilă. YT).
Prioritatea în crearea unui motor electric aparține oamenilor de știință ruși
B.S. Jacobi și E.H. Lenz, care în 1834 a inventat motorul cu curent continuu, iar în 1838 l-a folosit pentru a propulsa o barcă. Cu toate acestea, imperfecțiunea motorului și ineficiența sursei de energie electrică (bateria galvanică) nu au permis acestei acționări electrice să-și găsească aplicație practică.
La mijlocul secolului al XIX-lea, oamenii de știință din Franța și Italia au încercat să folosească o acționare electrică cu un motor de curent continuu pentru mașinile de tipărit și de țesut. Cu toate acestea, sistemul DC nu a oferit o soluție satisfăcătoare. Până în 1890, doar 5% din puterea totală a motoarelor de acționare era motoare electrice.
Utilizarea pe scară largă a acționării electrice este asociată cu invenția în 1889-1891 de către inginerul rus Dolivo-Dobrovolsky a unui sistem de curent alternativ trifazat și a unui motor asincron trifazat. Simplitatea sistemului trifazat, posibilitatea producției centralizate de energie electrică, comoditatea distribuției sale au dus la faptul că până în 1927 deja 75% din puterea totală a motoarelor de acționare erau motoare electrice.
În prezent, în industriile de vârf, raportul dintre puterea instalată a acţionărilor electrice şi puterea totală instalată a acţionărilor cu toate tipurile de motoare (termic, hidraulic, pneumatic) se apropie de 100%. Acest lucru este determinat de faptul că ED-urile sunt fabricate pentru diferite capacități (de la sutimi de watt la zeci de mii de kilowați) și viteze de rotație (de la fracțiuni de rotație a arborelui pe minut la câteva sute de mii de rotații pe minut); EP lucrează în mediul de lichide și gaze agresive la temperaturi scăzute și ridicate; datorită controlabilității traductorului, acționarea electrică reglează cu ușurință cursul procesului tehnologic, oferind diverși parametri ai mișcării corpurilor de lucru ale TM; are un randament ridicat, este fiabil in functionare si nu polueaza mediul.
În prezent, capacitatea totală instalată a generatoarelor electrice din Ucraina depășește 50 de milioane de kW. Pentru a distribui o astfel de putere la toate nivelurile de tensiune, au fost create și rețele electrice.
Cu toate acestea, din cauza recesiunii, în principal în producția industrială, furnizarea consumului real de energie electrică în Ucraina se realizează în detrimentul a jumătate din capacitatea specificată. O astfel de rezervă de energie semnificativă este o bază de încredere pentru dezvoltarea forțelor de producție în Ucraina, asociată cu introducerea de noi tehnologii de economisire a energiei, lansarea de produse moderne de înaltă tehnologie, dezvoltarea în continuare a automatizării și mecanizării producției. Rezolvarea tuturor, fără excepție, a problemelor denumite este asigurată de utilizarea diferitelor sisteme de acționare electrică, o creștere a consumului de energie electrică de către acționarea electrică, care în structura de consum existentă se apropie deja de 70%.
1.2. Principiile sistemelor de control al clădirii pentru o acţionare electrică automată
O caracteristică distinctivă a unei acționări electrice moderne este aceea că conține un semnal de control al convertizorului U la format dintr-un dispozitiv special de control automat (AUU) fără participarea umană directă. Un astfel de control se numește automat, iar acționarea electrică se numește automatizat (AED).
Sistemul de control AEP, ca orice alt sistem de control automat, poate fi considerat ca un sistem care percepe și procesează informații.
Primul canal generează informații despre valoarea necesară a variabilei controlate q (t)(efect de setare).
Pe cel de-al doilea canal, folosind senzori, se pot obține informații despre valoarea reală a variabilei controlate YT) sau alte valori care caracterizează PE.
Al treilea canal poate furniza informații despre influențele perturbatoare sistemului de control. f i (t) ca semnal X i (t).
În funcție de numărul de canale de informare utilizate, se disting trei principii ale sistemelor de control al clădirii pentru o acționare electrică automată:
1) principiul controlului în buclă deschisă;
2) principiul controlului în buclă închisă;
3) principiul controlului combinat.
Luați în considerare diagramele funcționale ale sistemelor de control AEP.
Sistemul de control AEP, construit pe principiul controlului deschis, se numește sistem deschis. Folosește un singur canal de informații - despre valoarea necesară a variabilei controlate. q (t)... Schema funcțională a unui astfel de sistem de control este prezentată în Figura 1.2.
În unitatea de însumare la intrarea AUU, ca și în cazul precedent, informații despre q (t)... Săgeată care indică q (t), direcționat către sectorul neumbrit al nodului de însumare. Aceasta înseamnă că semnalul de referință ajunge la unitatea de însumare cu semnul „+”.
Dispozitivul de control automat generează un semnal de control pentru convertor U y, folosind doar informații despre magnitudinea influenței de referință q (t), care este alimentat la intrarea AUU de la corpul de comandă (KO). Ca urmare a faptului că fiecare element al diagramei funcționale este influențat de influențe perturbatoare f i (t), cantitatea de energie mecanică furnizată mașinii tehnologice și, prin urmare, cursa
Orez. 1.2 - Schema funcțională a sistemului de control în buclă deschisă al DEA
operațiunile tehnologice se vor schimba. Ca urmare, valoarea reală a variabilei controlate YT) poate diferi semnificativ de valoarea cerută q (t)... Diferența dintre valoarea necesară și cea reală a variabilei controlate în starea de echilibru (când variabila controlată YT) nu se modifică în timp) se numește eroare de control Δx (t) = q (t) - y (t).
Sistemele DEA în buclă deschisă sunt utilizate dacă apariția unei erori de control nu duce la pierderi semnificative de tehnologie (scăderea productivității TM, scăderea calității produsului etc.)
În caz contrar, atunci când apariția unei erori de control reduce semnificativ eficiența procesului tehnologic, pentru construirea sistemului de control AEP se utilizează principiul controlului în buclă închisă. Un astfel de sistem se numește închis.
Utilizează două canale de informare: la informare despre valoarea cerută a variabilei controlate q (t) se adaugă informații despre valoarea reală a variabilei controlate YT)... Schema funcțională a unui astfel de sistem de control este prezentată în Figura 1.3.
Informații despre valoarea reală a variabilei controlate YT) alimentat la unitatea de însumare folosind feedback-ul principal (GOS). Ei spun că GOS „închide” sistemul de control conectându-i ieșirea la intrare.
Săgeată care indică YT), îndreptată către sectorul întunecat al nodului de însumare, adică. semnalul GOS intră în unitatea de însumare cu semnul „-” și de aceea GOS se numește feedback negativ.
Orez. 1.3 - Schema funcțională a sistemului de control în buclă închisă al AEP.
În nodul de însumare ca urmare a adăugării algebrice (ținând cont de semn) de semnale q (t)și YT) se determină valoarea şi semnul erorii de control Δx (t) = + q (t) - y (t)... Semnalul de eroare ajunge la intrarea AUU. Datorită acestui fapt, AUU, formând un semnal de control pentru convertorul P pe baza informațiilor despre raportul existent efectiv dintre valoarea setată și valoarea reală a variabilei controlate, furnizează o astfel de cantitate de EE către EM și către ME. mașină tehnologică, că eroarea de control poate fi redusă la o valoare acceptabilă sau redusă la zero.
Pe lângă GOS, sistemul de control poate avea diverse feedback-uri interne (VOS) în legătură cu GOS. Ei controlează parametrii intermediari ai sistemului, ceea ce îmbunătățește calitatea procesului de control. Un sistem care conține doar un GOS se numește single-circuit, iar unul care are, pe lângă un GOS, și un WOS, se numește multi-circuit.
Într-un sistem construit pe principiul combinat, două structuri sunt combinate - închisă și deschisă. La sistemul închis, care este cel principal, se adaugă o structură deschisă de-a lungul celui de-al treilea canal de informare X 1 (t) despre perturbarea principală f 1 (t). Schema funcțională a sistemului este prezentată în Figura 1.4.
Principalul este efectul perturbator, care are cea mai mare componentă în magnitudinea erorii de control.
Orez. 1.4 - Schema funcțională a sistemului de control combinat AEP
În fig. 1.4 ca principal, efectul perturbator este acceptat f 1 (t)... Este controlat de un element intermediar (PE) și informații despre acesta X 1 (t) este alimentat la unitatea de însumare. Datorită acestui fapt, AUU introduce o componentă în semnalul de control al convertorului, care compensează influența f 1 (t) asupra procesului tehnologic şi reduce amploarea erorii de control. Influența altor influențe perturbatoare asupra erorii este eliminată de sistemul principal închis.
Exemplele luate în considerare fac posibilă definirea conceptului de „acționare electrică automată”.
O acţionare electrică automată este un sistem electromecanic în care, în primul rând, energia electrică este convertită în energie mecanică. Prin intermediul acestei energii se pun în mișcare corpurile de lucru ale mașinii tehnologice. Și, în al doilea rând, procesul de conversie a energiei este controlat pentru a asigura regimurile staționare și tranzitorii necesare de funcționare TM.
Cursul 2.
1.3. Clasificarea sistemelor de control AEP
Clasificarea sistemelor de control AEP poate fi efectuată după mai multe criterii: în funcție de natura curentului motorului, sistemele sunt împărțite în curent alternativ și continuu. După tipul de informații și semnale de control - în sisteme continue și discrete. În funcție de natura ecuațiilor care descriu procesele de control - în sisteme liniare și neliniare. Acestea sunt adesea subdivizate în funcție de tipul de convertor sau echipament principal: sistem - generator de curent continuu - motor (G – D); sistem - convertor tiristor - motor (TP-D); sistem - convertor de frecvență tiristor - motor (TFC-D), etc.
Cu toate acestea, cea mai răspândită este clasificarea sistemelor de control AEP în funcție de funcțiile pe care le îndeplinesc în procesele tehnologice. Există cinci astfel de funcții.
1. Sisteme de control pentru pornire, frânare, procese inverse. Printre acestea, la rândul lor, se pot distinge trei grupuri de sisteme.
Sistemele din primul grup sunt deschise. Ele sunt utilizate în acţionarea electrică cu motoare cu inducţie cu colivie. Convertorul constă dintr-un dispozitiv de comutare a puterii (SPU) care conectează motorul direct la rețea. Toate echipamentele de control sunt cu acțiune de releu (contact sau fără contact).
Sistemele de control din al doilea grup sunt, de asemenea, în buclă deschisă. Ele sunt utilizate în acționările electrice cu motoare de curent continuu și motoare asincrone cu un rotor de fază, au o structură mai complexă a SPU, oferind comutarea în trepte a rezistențelor sau a altor elemente în circuitele de putere ale motorului. Oferă control automat de pornire și frânare, care limitează curentul și cuplul motorului. Cu controlul manual al SPU-ului, este posibilă reglarea vitezei într-un interval mic.
Sistemele din al treilea grup sunt concepute pentru a efectua procese optime de pornire, frânare și marșarier. Optimal în acest caz este înțeles ca procese tranzitorii care au loc într-un timp minim. Acest lucru este asigurat prin menținerea cuplului motorului la nivelul permis în timpul pornirii și frânării.
Asemenea sisteme sunt utilizate în acţionarea electrică cu funcţionare intermitentă, când timpul de regim staţionar este scurt sau absent cu totul. Prin urmare, apariția unei erori de control nu va duce la pierderi de tehnologie și este posibil ca sistemul să nu aibă un GOS.
O buclă de control închisă într-un astfel de sistem este formată prin feedback negativ asupra cuplului (curentului) motorului. În Figura 1.4, este prezentat ca OSI. Valoarea controlată în acest caz este cuplul motorului. Prin urmare, AUU generează un semnal de control P în așa fel încât în procesul de pornire și frânare, cuplul să fie menținut la nivelul cerut sau se modifică în timp conform legii impuse.
2. Sisteme pentru menținerea unui punct de referință constant al variabilei controlate (sisteme de stabilizare). Ajustabile sunt valorile care caracterizează mișcarea corpului de lucru TM și a arborelui motor - viteză, accelerație, cuplu, putere etc.
Sistemele de stabilizare sunt construite după un principiu închis și pot avea o diagramă funcțională prezentată în Figura 1.4. Într-un astfel de sistem, semnalul de referință q (t) = const. Prin urmare, scăderea valorii controlate YT) cauzate de apariţia unui efect perturbator f 1 (t), va duce la o creștere a semnalului de eroare de control la intrarea AUU. Dispozitivul de control automat generează un semnal de comandă pentru convertor, în funcție de legea de control (tipul de controler) utilizat în acesta. Cu o lege de control proporțională, o legătură proporțională (amplificatoare) cu un câștig mai mare de unu (P - regulator) este utilizată ca regulator. Prin urmare, cu o creștere a semnalului, eroarea la intrarea controlerului P va crește și semnalul de control al convertorului. Ca urmare a acestui fapt, cantitatea de EE și ME va crește, ceea ce va duce la o creștere a YT)și reducerea erorii de control. Cu toate acestea, nu poate fi compensat complet, deoarece în acest caz semnalele la intrarea și la ieșirea regulatorului P vor fi egale cu zero, EE nu va fi furnizat motorului și procesul tehnologic se va opri.
Un sistem de stabilizare în care eroarea de control nu este redusă la zero, ci doar scade la o valoare acceptabilă, se numește static.
Cu o lege de control proporțional - integral, regulatorul este format din două legături conectate în paralel - proporțional și integral (PI - regulator). Un semnal de eroare este trimis simultan la intrarea ambelor legături. Partea proporțională a regulatorului, ca și în cazul precedent, va amplifica semnalul de eroare. Partea integrală a controlerului va adăuga semnalul de eroare, de exemplu. semnalul său de ieșire va crește atâta timp cât există un semnal de eroare la intrarea regulatorului. Deoarece semnalul de ieșire al regulatorului (semnal de control al convertorului) este suma ieșirilor părților proporționale și integrale, atâta timp cât există un semnal de eroare la intrarea regulatorului, semnalul de ieșire al acestuia va crește. Ca urmare, numărul de EE și ME din sistem va crește, iar eroarea de control va scădea. Când semnalul de eroare la intrarea regulatorului devine egal cu zero, semnalul la ieșirea regulatorului va fi mai mare decât zero, datorită faptului că partea integrală a regulatorului, după dispariția semnalului la intrarea acestuia , stochează valoarea totală a semnalului de ieșire. EE va fi furnizat motorului și procesul tehnologic va continua.
Sistemul de stabilizare, în care eroarea de control este redusă la zero, se numește astatic.
Cu legea de control proporțional - integral - diferențială în paralel cu P, I. - legăturile includ o legătură diferențială (P - I – D - controler).
Semnalul de ieșire al părții diferențiale este direct proporțional cu rata de modificare a semnalului de eroare de control. Rezumat cu semnalele părților P și I ale regulatorului, crește suplimentar semnalul de control al convertorului și cantitatea de EE furnizată motorului. Acest lucru ajută la reducerea erorii de control dinamic, de ex. diferența dintre valoarea necesară și cea reală a variabilei controlate în timpul unui tranzitoriu în sistem.
Sistemele de stabilizare sunt utilizate în cazurile în care este necesar să se mențină un parametru deosebit de precis al procesului tehnic, precum și atunci când se reglează turația motorului într-o gamă largă.
Pentru a forma procesele de pornire și frânare, sistemul de stabilizare poate avea un feedback intern asupra cuplului motor (VOS în Fig. 1.4).
Un canal de control deschis pentru perturbația principală reduce eroarea de control în sistemele statice.
3. Sisteme de urmărire. Ca și sistemele de stabilizare, acestea sunt construite pe un principiu închis. Cu toate acestea, semnalul de setare q (t)în ele se modifică după o lege aleatorie şi valoarea reală a variabilei controlate YT) trebuie să repete (urmeze) această lege.
Ele sunt utilizate în mașinile tehnologice care necesită ca atunci când arborele de intrare este rotit în orice unghi, arborele de ieșire „urmărește” arborele de intrare și se rotește prin același unghi.
Când poziția arborilor se potrivește q (t) = y (t) iar eroarea de control este zero. La schimbarea poziţiei arborelui de intrare q (t) ≠ y (t)... Un semnal de eroare apare la intrarea AUU, convertorul furnizează EE motorului și arborele de ieșire se va roti până când ia poziția de intrare.
4. Sisteme de control software. Sunt utilizate în mașinile tehnologice cu mai multe acționări electrice. Aceste unități pot fi construite ca buclă deschisă sau buclă închisă. Comun acestora este un dispozitiv care modifică valoarea setată a valorii controlate a fiecărei acționări electrice conform unui program predeterminat. În acest caz, motoarele corpurilor individuale de lucru sunt pornite automat, funcționează la viteze prestabilite sau sunt inversate, iar corpurile de lucru în mișcare ale mașinii tehnologice nu interferează între ele.
5. Sisteme adaptive. Ele sunt utilizate în cazurile în care un sistem construit pe un principiu închis, ca urmare a modificărilor neprevăzute ale influențelor perturbatoare, nu își poate îndeplini funcția, de exemplu, stabilizarea unei valori controlate.
Pentru a asigura adaptarea (adaptabilitatea) unui sistem cu buclă închisă, în componența sa este introdus un circuit suplimentar, a cărui bază este un dispozitiv de calcul. Controlează valoarea q (t), YT) influențe perturbatoare f i (t), analizează funcționarea sistemului de stabilizare și determină modificările parametrilor sau structurii AUU necesare adaptării.
Cursul 3.
2.1. Reducerea momentelor și a forțelor de rezistență, a momentelor de inerție și a maselor de inerție
Partea mecanică a acționării electrice include partea rotativă a motorului, dispozitivul de transmisie mecanică și corpul de lucru al mașinii tehnologice.
Partea rotativă a motorului (armatură sau rotor) servește ca sursă de energie mecanică.
Cu ajutorul MPU, mișcarea de rotație a motorului este convertită în mișcarea de translație a corpului de lucru al TM sau prin modificarea raportului dintre vitezele arborilor de intrare și de ieșire ai MPU, vitezele de rotație ale motorul si corpul de lucru sunt coordonate. Ca MPU-uri pot fi utilizate cutii de viteze cu coline și melcate, angrenaj planetar, pereche șurub-piuliță, manivelă, cremalieră și pinion, curea și lanț.
Corpul de lucru al TM este un consumator de energie mecanică, pe care o transformă în muncă utilă. Corpurile de lucru includ axul unui strung sau al unei mașini de găurit, o parte mobilă a unui transportor, o cupă de excavator, o cabină de lift, un șurub de navă cu motor etc.
Elementele părții mecanice a acționării electrice sunt conectate între ele și formează un lanț cinematic, fiecare element având propria viteză de mișcare, este caracterizat printr-un moment de inerție sau masă inerțială, precum și un set de momente sau forţe care acţionează asupra acesteia. Mișcarea mecanică a oricăruia dintre elemente este determinată de a doua lege a lui Newton. Pentru un element care se rotește în jurul unei axe fixe, ecuația mișcării este:
Unde 
Este suma vectorială a momentelor care acționează asupra elementului;
J- momentul de inerție al elementului;
- accelerația unghiulară a unui element rotativ.
Pentru un element care se mișcă translațional, ecuația mișcării este:
,
Unde 
- suma vectoriala a fortelor care actioneaza asupra unui element;
m- masa inerțială a elementului;
- accelerația liniară a unui element în mișcare de translație.
Cu ajutorul acestor ecuații se poate lua în considerare interacțiunea oricărui element cu restul lanțului cinematic. Este convenabil să faceți acest lucru introducând momente și forțe, precum și momente de inerție și mase inerțiale. Ca urmare a acestei operatii (reducere), schema cinematica reala este inlocuita cu o schema calculata, echivalenta energetic, a carei baza este elementul a carui miscare este luata in considerare. De regulă, acest element este arborele motorului M. Acest lucru permite studiul cel mai complet al naturii mișcării acționării electrice și al modului său de funcționare. Cunoscând parametrii diagramei cinematice, este posibil să se determine tipul de mișcare a corpului de lucru al mașinii tehnologice.
Reducerea momentelor de rezistență de la o axă de rotație la alta se realizează pe baza echilibrului de putere din sistem.
În timpul operațiunii tehnologice, corpul de lucru se rotește pe axa sa cu o viteză ω mși creând un moment de rezistență M cm, consumă energie R m = M cm ω m... Pierderile de putere în MPU sunt luate în considerare prin împărțirea valorii R m la eficienta transmisie η NS... Această putere este furnizată de un motor care se rotește cu o viteză ω și moment de dezvoltare M cu, egal cu momentul de rezistență redus la axa de rotație a arborelui motorului M cm... Pe baza egalității puterilor, obținem:
.
Apoi expresia pentru determinarea momentului redus de rezistență M cu se pare ca:
,
Unde 
- raportul de transmisie al MPU.
Forțele de rezistență sunt aduse în același mod. Dacă viteza mișcării de translație a corpului de lucru TM este υ m iar în cursul operaţiei tehnologice se creează o forţă de rezistenţă F cm, luand apoi in calcul eficienta Ecuația echilibrului puterii LPA va arăta astfel:
.
Moment de rezistență redus M cu va fi egal cu:
,
Unde 
Este raza țintă a MPU-ului.
Fiecare dintre elementele rotative ale diagramei cinematice este caracterizat de un moment de inerție J і . Aducerea momentelor de inerție pe o axă de rotație se bazează pe faptul că stocul total de energie cinetică al părților mobile ale motorului, raportat la o axă, rămâne neschimbat. În prezenţa pieselor rotative cu momente de inerţie J d , J 1 , J 2 ,… J nși viteze unghiulare ω, ω 1 , ω 2 , … ω n puteți înlocui acțiunea lor dinamică cu acțiunea unui element cu un moment de inerție Jși se rotește cu o viteză ω .
În acest caz, ecuația balanței energiei cinetice poate fi scrisă:
.
Momentul total de inerție dat arborelui motorului va fi egal cu:
,
Unde J d- momentul de inerție al rotorului (armatura) M;
J 1 , J 2 ,… J n- momentele de inerţie ale elementelor rămase ale schemei cinematice.
Reducerea maselor inerțiale m mișcarea translațională se realizează și pe baza egalității energiei cinetice:
,
Prin urmare, momentul de inerție, dat arborelui motorului, va fi egal cu:
.
Ca urmare a operaţiilor de reducere, diagrama cinematică reală este înlocuită cu o diagramă calculată, echivalentă energetic. Este un corp care se rotește pe o axă fixă. Această axă este axa de rotație a arborelui motorului. Acesta este acţionat de cuplul motor M şi de momentul redus de rezistenţă M cu... Corpul se rotește la turația motorului ω si are un moment de inertie redus J.
În teoria unei acționări electrice, o astfel de schemă de proiectare se numește sistem mecanic cu o singură masă. Corespunde părții mecanice a DEA cu elemente absolut rigide și fără goluri.
Cei mai tineri și de succes oameni de afaceri din lume
Noi profesii promițătoare: cine să fie în secolul al XXI-lea Profesii care au apărut în secolul al XX-lea al XXI-lea
Copleșit de fericire. Boris Pasternak. În fumul dorințelor înăbușite Oamenii vor fi atrași de tine
Câte păsări sunt în imagine. Clasa Păsări (Aves). Structura externă a unei păsări
Cum să dezvolți calitățile unei personalități de succes
Cum să decizi să începi propria afacere
Cum să decizi să începi propria afacere