2020-05-25
77
Электрический привод
ИРКУТСК
2006
Электрический привод. Рабочая программа, методические указания для студентов заочного факультета специальности 100400 – Электроснабжение. Составители: Новожилов М.А., Суслов К.В. – Иркутск: ИрГТУ, 2006 - 17 с.
Даны темы и содержание разделов дисциплины "Электрический привод". Содержатся указания по изучению разделов курса, контрольные задания, а также контрольные вопросы.
1.Общие положения
Основной целью дисциплины является подготовка специалистов – электроэнергетиков в области эксплуатации, расчета и применения электроприводов (ЭП), являющихся основной нагрузкой большинства промышленных предприятий.
В состав задач изучения дисциплины входят:
· знакомство с классификацией электроприводов;
· изучение систем электроприводов, применяемого электрооборудования и их характеристик;
· режимы работы электроприводов;
· изучение особенностей построения электроприводов различного назначения, их расчет;
|
|
|
· автоматизация электроприводов;
· чтение схем принципиальных электрических электроприводов.
Изучение курса электрический привод основывается на знаниях изучавшихся ранее дисциплин: ТОЭ, ТАУ, электромеханика, электроника, измерения.
Дисциплины, в которых используются знания по курсу электрический привод – Электроснабжение, Электроснабжение–спецкурс в том числе курсовое проектирование по этим дисциплинам, Дипломное проектирование.
2. Содержание разделов дисциплины
Введение
Цель и задачи курса. Классификация общепромышленных механизмов. Примеры, роль и место электропривода в производстве.
Системы электроприводов
Общая структура электропривода. Системы электроприводов. Состав оборудования ЭП: электродвигательные, преобразовательные, передаточные управляющие устройства.
Характеристики электроприводов
Уравнение движения электропривода, установившиеся и переходные режимы работы. Приведение моментов статических нагрузок и моментов инерции к валу двигателя.
Механические характеристики приводимых механизмов и электродвигателей. Регулирование частоты вращения, методы торможения электродвигателем.
Выбор мощности двигателей электроприводов
Методика выбора мощности двигателей ЭП различного назначения. Особенности протекания тепловых процессов в двигателе при продолжительном S1, повторно-кратковременном S3 и кратковременном режимах S3 работы. Методы эквивалентного тока, момента и мощности. Проверка двигателя по перегрузке, максимальному и пусковому моменту.
Переходные процессы в электроприводах
|
|
|
Переходные процессы в электроприводах при запуске двигателя, реверсировании, торможении двигателем. Потери энергии в динамических режимах работы. Мероприятия энергосбережения.
Автоматизация электроприводов
Принципы автоматизации процессов пуска, торможения и реверсирования двигателей. Типовые узлы схем автоматического управления пуском, реверсом и торможения двигателей.
Электроприводы типовых механизмов
Электропривод подъемных машин и механизмов. Выбор мощности электродвигателей.
Электропривод лифтов. Устройство, оборудование лифтов, автоматизация.
Электропривод экскаваторов. Экскаваторные характеристики и средства получения экскаваторных характеристик в различных системах электроприводов. Электроснабжение экскаваторов.
Электропривод механизмов непрерывного действия. Системы величин при измерении напора, давления, расхода. Центробежные механизмы и выбор мощности электродвигателя для них. Регулирование напора, расхода в центробежных механизмах. Электропривод компрессоров. Электропривод конвейеров.
Электропривод металлообрабатывающих станков. Классификация металлорежущих станков. Особенности построения их электроприводов.
Электропривод кузнечно-прессового оборудования.
Системы управления электроприводами
Автоматизация управления электроприводами. Тиристоры, симисторы и схемы их управления. Современные силовые транзисторы. Системы автоматического управления электроприводами.
Обозначение элементов электроприводов
Обозначение элементов электроприводов в соответствии с ЕСКД.
3. Перечень лабораторных занятий
1. Переходные процессы при запуске мощных двигателей электроприводов.
2. Автоматизированный электропривод постоянного тока
3. Автоматизированный электропривод переменного тока. Частотный электропривод.
4. Трехмашинный электропривод.
4. Контрольные задания
Задача № 1
Рассчитать мощность приводного двигателя лебедки с грузоподъемностью и режимом работы, заданными в таблице вариантов. Лебедка состоит из редуктора с передаточным отношением Iр и барабана для намотки троса диаметром Дшк = 0,5 м. Заданная линейная скорость подъема груза составляет Vл = 0,25 м/c. Двигатель выбирать из серии крановых электродвигателей с фазным ротором типа MTF и MTH. Предусмотреть мероприятия по обеспечению заданной скорости подъема груза, для чего необходимо рассчитать дополнительные сопротивления в цепи ротора двигателя. Формулы для расчета частоты вращения см. в задаче № 3.
Таблица вариантов
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Грузоподъемность, т (G) | 2 | 2,5 | 3 | 2,2 | 4 | 5 | 3 | 6 | 3,5 | 2.1 |
| ПВ,% | 65 | 65 | 65 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| iр | 50 | 55 | ||||||||
Продолжение таблицы
| № варианта | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Грузоподъемность, т | 2 | 2,5 | 3 | 2,2 | 4 | 5 | 3 | 3,1 | 4,2 | 4,8 |
| ПВ,% | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 60 | 65 | 65 |
| iр | 50 | |||||||||
Для решения задачи рекомендую использовать формулу: 
.
Задача № 2
Рассчитать время запуска АД с короткозамкнутым ротором, сопряженного с механизмом посредством редуктора, имеющего передаточное отношение Iр. Тип двигателя приведен в таблице вариантов, а его параметры - в табл. 2 Приложения. Механическую характеристику АД рассчитать по формуле Клосса, учитывая, что критическое скольжение s кр определяется по формуле
s кр = s ном (b+ 
),
b – кратность максимального момента, sном – номинальное скольжение.
Механическую характеристику приводимого механизма считать не зависящей от частоты вращения и принять равной M с = 0,8 Mн двиг. Момент инерции механизма принять равным Jм = 10 Jд. (на валу механизма).
Таблица вариантов
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | ||
| Тип двигателя | MTKF011-6 | MTKF012-6 | MTKF111-6 | MTKH111-6 | MTKF112-6 | MTKH112-6 | MTKF211-6 | MTKF211-6 | MTKF311-6 | MTKF312-6 | MTKF411-6 | MTKF412-6 | MTKF311-8 | MTKF312-8 | MTKF411-8 | MTKF412-8 | MTKF511-8 | ||
| I р | 10
| 20 | |||||||||||||||||
Задача №3
Определить мощность приводного двигателя для механизма с частотой вращения 500 мин-1 и нагрузочной диаграммой моментов, приведенной в таблице вариантов. Двигатель выбирать из серии краново - металлургических двигателей MTKF и MTKH. Рассчитать дополнительные сопротивления в цепи ротора R д, обеспечивающие заданную частоту вращения. Сопротивления Rд определить, используя формулу
,
где sн,– номинальное скольжение двигателя (при Rд =0); sи – скольжение двигателя, соответствующее заданной частоте вращения механизма (при включении сопротивления Rд в цепи ротора); R2 – сопротивление роторной обмотки, определяемое по выражению:
R 2 
@ 
,
Где U 2ф – фазное напряжение роторной обмотки, I2Н
Используя формулу Клосса, построить механическую характеристику двигателя при рассчитанном дополнительном сопротивлении в цепи ротора.
Таблица вариантов.
| № вариантов | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||
| Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм |
| 2 | 100 | 1 | 100 | 1 | 100 | 2 | 100 | 1 | 100 |
| 1 | 40 | 2 | 50 | 1 | 50 | 2 | 50 | 1 | 50 |
| 2 | 25 | 2 | 40 | 3 | 40 | 2 | 40 | 1 | 50 |
| 3 | 50 | 2 | 50 | 4 | 50 | 2 | 50 | 1 | 50 |
| 2 | 130 | 2 | 100 | 2 | 120 | 2 | 120 | 1 | 40 |
| 1 | 80 | ||||||||
| 2 | 100 | ||||||||
Продолжение таблицы
| № вариантов | |||||||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||||
| Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм |
| 1 | 100 | 1 | 80 | 1 | 100 | 1 | 50 | 1 | 60 |
| 1 | 120 | 2 | 80 | 2 | 60 | 3 | 120 | 2 | 300 |
| 1 | 20 | 2 | 90 | 2 | 60 | 3 | 140 | 2 | 300 |
| 1 | 40 | 2 | 100 | 3 | 100 | 3 | 180 | 2 | 100 |
| 1 | 60 | 1 | 20 | 1 | 200 | 2 | 300 | 3 | 120 |
| 2 | 40 | 1 | 20 | 1 | 230 | 2 | 400 | 4 | 50 |
| 2 | 120 | 1 | 10 | 2 | 180 | 2 | 400 | 5 | 50 |
| 1 | 200 | ||||||||
Продолжение таблицы
| № вариантов | |||||||||
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |||||
| Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм | Dt, с | М, Нм |
| 1 | 100 | 1 | 80 | 1 | 100 | 1 | 50 | 1 | 60 |
| 1 | 120 | 2 | 80 | 2 | 60 | 3 | 120 | 2 | 300 |
| 2 | 25 | 2 | 40 | 3 | 40 | 2 | 40 | 1 | 50 |
| 3 | 50 | 2 | 50 | 4 | 50 | 2 | 50 | 1 | 50 |
| 2 | 130 | 2 | 100 | 2 | 120 | 2 | 120 | 1 | 40 |
| 1 | 60 | 1 | 20 | 1 | 20 | 2 | 30 | 3 | 120 |
| 2 | 40 | 1 | 20 | 1 | 20 | 2 | 40 | 4 | 50 |
| 2 | 12 | 1 | 10 | 2 | 18 | 2 | 40 | 5 | 50 |
| 1 | 20 | ||||||||
|
|
|
Задача №4
Лебедка приводится двигателем постоянного тока параллельного возбуждения. Рассчитать дополнительное сопротивление в цепи якоря двигателя, обеспечивающее уменьшение скорости подъема номинального груза в 2 раза. Данные двигателей постоянного тока приведены в Приложении.
Таблица вариантов
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Тип двигателя | Д12 | Д21 | Д22 | Д31 | Д32 | Д41 | Д806 | Д808 | Д810 | Д812 |
| Мощность нагрузки двигателя от номинальной | 1 | 0,8 | 1 | 0,8 | 0,7 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 1 | 1 |
Продолжение таблицы
| № варианта | 10 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Тип двигателя | Д814 | Д816 | Д818 | Д21 | Д22 | Д31 | Д32 | Д41 | Д806 | Д808 |
| Мощность нагрузки двигателя от номинальной | 0,8 | 0,8 | 1 | 1 | 0,7 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,9 | 1 |
Задача №5
Определить насколько изменится напор и подача центробежного насоса с приводом от двигателя постоянного тока, если в его якорной цепи включить дополнительное сопротивление R д= 1 Ом. При номинальных оборотах двигателя насос обеспечивает суммарный напор и подачу, приведенные в таблице вариантов. Приводом насоса служит двигатель марки Д41, данные которого приведены в Приложении. При расчете принять кпд насоса равным 0,8.
Таблица вариантов
| № вариантов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Суммарный напор, м | 10 | 8 | 11 | 12 | 9 | 10 | 8,5 | 10 | 9 | 10 |
| Подача, м 3 / с | 0,08 | 0,07 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,08 | 0,07 |
Продолжение таблицы
| № вариантов | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Суммарный напор, м | 7 | 8 | 9 | 10 | 7 | 8 | 9 | 10 | 7 | 8 |
| Подача, м 3 / с | 0,08 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,1 | 0,09 | 0,07 | 0,07 | 0,1 | 0,09 |
Задача №6
Рассчитать мощность двигателя центробежного вентилятора, откачивающего пылевоздушную смесь с удельным весом g =11 Н / м 3 через дымовую трубу высотой Н м, и с подачей Q, м3 / с. На выходе трубы должно создаваться избыточное давление 20 м водяного столба. КПД вентилятора при расчете принимать равным 0,6; сопротивление трубы потоку пылевоздушной смеси не учитывать.
Таблица вариантов
| № варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| h, м | 100 | 110 | 90 | 100 | 95 | 80 | 75 | 100 | 115 | 120 |
| Q, м3 / с | 8 | 10 | 11 | 12 | 10 | 8 | 11 | 10 | 9 | 12 |
Продолжение таблицы
| № варианта | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| Н, м | 90 | 80 | 85 | 50 | 60 | 70 | 100 | 25 | 30 | 55 |
| Q, м3 / с | 5 | 6 | 7 | 5 | 6 | 7 | 12 | 10 | 9 | 8 |
В задаче необходимо найти суммарное давление, которое состоит из составляющих: 
Рст-преодоление воздушного столба в трубе;
Р – давление для перекачки смеси;
Ризб – избыточное давление.
5. Краткие методические указания для подготовки к экзамену
При решении задач необходимо ознакомиться по учебной литературе с расчетными соотношениями при выборе мощности электродвигателя приводов различного назначения.
При расчете сопротивления в цепи якоря двигателя постоянного тока (ДПТ) необходимо использовать известные из курса «Электрических машин» формулы.
