Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Электрический привод: Учебно-методическое пособие

Голосов: 0

В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы выбора двигателя по мощности и последовательность расчета статических и динамических характеристик электроприводов постоянного и переменного тока с релейно-контакторным управлением при пуске, регулировании скорости и торможении; представлены методика и примеры расчета параметров якорной цепи двигателей постоянного тока и схемы замещения асинхронных двигателей. Пособие подготовлено на кафедре электропривода и электрооборудования ТПУ и предназначено для студентов ИДО, обучающихся по специальности 140604 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
             ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
     «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»




           С.И. Качин, А.Ю. Чернышев, О.С. Качин



        ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

      Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия
               Редакционно-издательским советом
            Томского политехнического университета




                            Издательство
               Томского политехнического университета
                                2009


          УДК 62-83 (075.8)
          ББК 31 271Я73
                Ч–496

          Качин С.И.
Ч–496          Электрический привод: учебно-методическое пособие /
          С.И. Качин, А.Ю. Чернышев, О.С. Качин; Томский политехни-
          ческий университет. – Томск: Изд-во Томского политехниче-
          ского университета, 2009. – 157 с.


               В учебно-методическом пособии рассмотрены вопросы выбора
         двигателя по мощности и последовательность расчета статических
         и динамических характеристик электроприводов постоянного и пере-
         менного тока с релейно-контакторным управлением при пуске, регу-
         лировании скорости и торможении; представлены методика и приме-
         ры расчета параметров якорной цепи двигателей постоянного тока
         и схемы замещения асинхронных двигателей.
               Пособие подготовлено на кафедре электропривода и электро-
         оборудования ТПУ и предназначено для студентов ИДО, обучающих-
         ся по специальности 140604 «Электропривод и автоматика промыш-
         ленных установок и технологических комплексов».
                                                         УДК 62-83 (075.8)
                                                           ББК 31.291Я73




                           Рецензенты

  Доктор технических наук, профессор кафедры конструирования
         электронно-вычислительной аппаратуры ТУСУР
                         В.А. Бейнарович

    Кандидат технических наук, доцент кафедры электроники
          и автоматики физических установок СГТА
                          В.Б. Терехин



                                       © ГОУ ВПО «Томский политехнический
                                         университет», 2009
                                       © С.И. Качин, Чернышев А.Ю.,
                                         О.С. Качин, 2009
                                       © Оформление. Издательство Томского
                                         политехнического университета, 2009
                                  2


                  1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

     Целью данной курсовой работы является закрепление и системати-
зация знаний по автоматизированному электроприводу, развитие навы-
ков самостоятельной работы с использованием специальной техниче-
ской литературы.
     Курсовая работа выполняется по нескольким темам с индивиду-
альными заданиями для каждого студента. Исходными данными для
курсовой работы являются диаграммы скорости и нагрузочные диа-
граммы производственных механизмов, сведения о технологических
процессах, показатели производительности, кинематика механизмов.
     Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки на
20–25 страницах машинописного текста, включающей графический ма-
териал. Оформление пояснительной записки и чертежей должно соот-
ветствовать требованиям стандарта предприятия СТП ТПУ 2.5.01–99.
РАБОТЫ ВЫПУСКНЫЕ КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ, ПРОЕКТЫ И РА-
БОТЫ КУРСОВЫЕ.




                                3


          2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

     Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе состоит из сле-
дующих разделов:
        – титульный лист;
        – задание на курсовую работу;
        – содержание;
        – введение;
        – основная часть с разбивкой по разделам;
        – заключение;
        – список использованных источников;
        – приложения.
     Общие требования.
     Текстовый документ курсовой работы должен быть выполнен на
русском языке в соответствии с ГОСТ 7.32. ТД.
     Титульный лист.
     Форма титульного листа и образец его заполнения приведены в
Приложении 8.
     Техническое задание.
     Курсовая работа должна выполняться на основе индивидуального
задания, содержащего требуемые решения поставленных задач, исход-
ные данные. Форма задания заполняется рукописным или машинопис-
ным способом.
     Содержание.
     Содержание должно отражать все материалы, представляемые
к защите работы. Слово «Содержание» записывают в виде заголовка,
симметрично тексту, прописными буквами. В содержании дается пере-
чень рассмотренных вопросов с указанием страниц записки, на которых
они начинаются.
     Введение.
     В разделе «Введение» кратко формулируются цель и задачи курсо-
вой работы, указываются особенности, техническое и практическое зна-
чение, основные направления предлагаемых решений.
     Во введении следует раскрыть актуальность вопросов темы, оха-
рактеризовать проблему, к которой относится тема, перечислить методы
и средства, с помощью которых будут решаться поставленные задачи.
     Основная (расчетная) часть работы включает следующие вопросы:
     • Выбор типа электропривода.
     • Расчет мощности электродвигателя и предварительный его вы-
бор, определение оптимального по условию минимизации времени пус-
ка передаточного отношения редуктора.

                                 4


      • Расчет механических и электромеханических характеристик для
двигательного и тормозного режимов.
      • Расчет и выбор пусковых, тормозных и регулировочных сопро-
тивлений.
      • Расчет переходных характеристик – I = f ( t ) , M = f (t ) и ω = f ( t )
– за цикл работы.
      • Построение нагрузочной диаграммы электропривода.
      • Проверка выбранного электродвигателя по нагреву и перегру-
зочной способности.
      • Разработка и составление принципиальной электрической схемы
силовой цепи электропривода и системы управления.
      Заключение.
      В заключении сообщаются основные результаты выполненной ра-
боты, рекомендации по использованию результатов работы.
      Список использованных источников.
      В список использованных источников включаются лишь непосред-
ственно использованные источники. В список включают все источники,
на которые имеется ссылки в текстовом документе. Источники в списке
нумеруют в порядке их упоминания в тексте арабскими цифрами.
      Приложения.
      В приложения следует включать материалы вспомогательного ха-
рактера. В приложения могут быть помещены:
      • таблицы и рисунки большого формата;
      • дополнительные расчеты;
      • распечатки с персонального компьютера.
      На все приложения в тексте должны быть ссылки. Каждое приложе-
ние должно начинаться с нового листа. Наверху, посередине листа, печа-
тают слово «Приложение» и его буквенное обозначение, начиная с 1.
      Графическая часть курсовой работы состоит из 2–4 листов демон-
страционного материала формата А4. Графическая часть выполняется с
применением персонального компьютера и должна включать следую-
щие разделы:
      • кинематическую схему;
      • диаграммы скорости и момента производственного механизма;
      • принципиальную схему силовой цепи электропривода и системы
управления;
      • механические и электромеханические характеристики электро-
привода за цикл работы;
      • кривые переходных процессов.

                                       5


       3. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ
              ТЕХНИЧЕСКОГО ДОКУМЕНТА

     Требования к оформлению технического документа (ТД):
     • ТД должен быть выполнен на белой бумаге формата А4
(210 Ч 297) с одной стороны листа с применением печатающих или гра-
фических устройств вывода персонального компьютера. Межстрочный
интервал – одинарный, размер шрифта – 14 пунктов. Используемый
шрифт – Times New Roman;
     • иллюстрации, таблицы и распечатки с персонального компьюте-
ра допускается выполнять на листах формата А3, при этом они должны
быть сложены по ГОСТ 2.501;
     • текст ТД следует выполнять, соблюдая следующие размеры по-
лей: верхнее – 28 мм, нижнее – 30 мм, правое – 28 мм, левое – 28 мм;
     • абзацы в тексте начинают отступом, равным 1,25 см;
     • при расчетах сначала записываются формулы в общем виде, за-
тем подставляются численные значения параметров и указывается
окончательный результат с соответствующей размерностью;
     • при наборе формул использовать Редактор формул. Формулы
набираются тем же размером шрифта, что и основной текст, без жирно-
го выделения. Буквы латинского алфавита обозначают курсивом. Буквы
греческого, русского алфавита и цифровые обозначения набирают
шрифтом обычного (прямого) начертания. Рекомендуются следующие
размеры элементов формул: обычный – 14 пт., крупный индекс – 12 пт.,
мелкий индекс – 11 пт., крупный символ – 18 пт., мелкий символ 12 пт.;
     • к переменным из формул, если они используются в основном
тексте, применяются те же правила написания;
     • все расчеты графиков должны производиться с применением
прикладных программ: MathCAD, Matlab, Excel и др. и иллюстриро-
ваться графиками с соответствующими ссылками в тексте;
     • в исключительных случаях, когда вычисления производятся по
«точкам», результаты расчета кривых сводятся в таблицы и также
должны иллюстрироваться графиками с соответствующими ссылками
в тексте;
     • все выполняемые расчеты и их результаты должны сопровож-
даться краткими комментариями и пояснениями;
     • рисунки и иллюстрации в расчетно-пояснительной записке
должны выполняться с применением средств оргтехники на белой бу-
маге формата, установленного ГОСТ 2.301–68;
                                  6


     • рисунки и иллюстрации нумеруют для того, чтобы на них было
удобно ссылаться в тексте. Условное обозначение иллюстрации – слово
«рис.», чтобы отличить номера иллюстраций от других номеров. Под-
рисуночные подписи необходимо выполнять шрифтом 13 пунктов;
     • номер иллюстрации: Рис. 1. Нумерация может быть сквозной
(Рис. 1., Рис. 2., Рис. 3) или индексационной (например, для первой гла-
вы: Рис. 1.1, Рис. 1.2, Рис. 1.3);
     • таблицы в тексте нумеруют. Для того чтобы упростить связь
таблицы с текстом, ссылку на таблицу необходимо выполнять так:
табл. 1 или табл. 1.1. Нумерация таблиц может быть также сквозной или
индексационной;
     • каждый раздел ТД рекомендуется начинать с нового листа. Раз-
делы должны иметь порядковые номера в пределах ТД, обозначенные
арабскими цифрами и записанные с абзацного отступа. Подразделы и
пункты должны иметь нумерацию в пределах каждого раздела или под-
раздела.




                                   7


              4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
       ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

                 4.1. Расчет моментов нагрузки
        и моментов инерции производственного механизма
     Расчет моментов нагрузки и моментов инерции производственного
механизма выполняется на основе конструктивных и технологических
данных машины, указываемых в задании. Моменты нагрузки и моменты
инерции движущихся масс механизма приводятся к валу двигателя
с учетом передаточного отношения и КПД редуктора.
     По рассчитанным приведенным статическим нагрузкам на валу
двигателя и заданном времени рабочего цикла строится нагрузочная
диаграмма.
     В ряде случаев диаграммы скорости и момента производственного
механизма могут быть рассчитаны заранее и представлены, например, в
виде таблиц в задании на курсовую работу. В этом случае тахограмма и
нагрузочная диаграмма строятся по данным технического задания рис. 4.1.
                  рад   ω
                   с


                                                   t
                            tр1    tр 2     tп1


                  Н⋅м   M

                                   2
                                   2
                                                   t
                                  11


     Рис. 4.1. Тахограмма и нагрузочная диаграмма производственного
           механизма: 1 – реактивная нагрузка; 2 – активная нагрузка

    Если в техническом задании приводится частота вращения ni про-
изводственного механизма, то она пересчитывается на угловую ско-
рость в соответствии с выражением
                               π ⋅ ni рад
                          ωi =       ,    ,                   (4.1)
                                30     с
                                   8


где ni – частота вращения производственного механизма на i-м интер-
               об
вале времени,      .
              мин

                      4.2. Выбор типа электропривода
     Выбор рода тока, типа и конструктивного исполнения двигателя ос-
новывается на анализе технологических требований и условий работы
производственного механизма. Основными факторами, определяющими
род тока, тип и конструктивное исполнение двигателя, являются:
     • показатель регулирования скорости (диапазон, плавность, ста-
бильность скорости и т. д.);
     • режим работы производственного механизма;
     • производительность и надежность установки;
     • основные затраты и эксплуатационные расходы на электрообо-
рудование.
     При рабочем проектировании обычно выполняется технико-
экономическое сравнение различных вариантов электропривода. В дан-
ной работе тип электропривода выбирается без расчета технико-
экономических показателей на основании общих соображений о пре-
имуществах и недостатках того или иного варианта применительно к
условиям задания. При этом обязательно учитываются первые два
пункта основных факторов.
     Для учебной курсовой работы в качестве основного способа регули-
рования скорости следует выбирать реостатный – как наиболее простой
при разработке системы управления. По согласованию с руководителем
курсовой работы способ регулирования скорости может быть изменен.
     После определения способа регулирования скорости необходимо в
осях координат (ω, M) изобразить рабочие точки установившихся ре-
жимов работы механизма с координатами ωi , M i (рис. 4.2).

            ω                                       ω
            ω1                                      ω1

                           11                                        2
                                                                     2
       − M ро
                        M ро    M                                 M ро   M
                 ω2                                 ω2

    Рис. 4.2. Координаты установившихся скоростей работы механизма:
                 1 – реактивная нагрузка; 2 – активная нагрузка

                                       9


     Определить режим работы электропривода для каждой из заданных
скоростей ωi работы механизма: двигательный режим, режим рекупера-
тивного торможения, режим динамического торможения, режим тормо-
жения противовключением. Эскизно изобразить механические характе-
ристики двигателя, приведенные к валу механизма. На рис. 4.3 в качестве
примера изображены механические характеристики асинхронного двига-
теля, приведенные к валу механизма.

                   ω            1                    ω             1
                   ω1                                ω1


              − M ро                                      2
                                                          2

                              M ро   M                            M ро       M
          2
          2             ω2                           ω2
                                                                         3
                                                                         3
         1                                                    4
                                                              4


Рис. 4.3. Механические характеристики двигателя, приведенные к валу исполни-
тельного механизма: 1 – естественная характеристика; 2 – реостатная характеристика,
двигательный режим; 3 – характеристика режима динамического торможения; 4 – рео-
статная характеристика режима торможения противовключением

    Определившись с методами регулирования скорости и режимами
работы на регулировочных характеристиках, можно приступать к про-
ектированию электропривода.

         4.3. Предварительный выбор двигателя по мощности
    Диаграммы скорости и момента производственного механизма, оп-
ределенные в п. 4.1, обусловливают различные режимы работы элек-
троприводов. Для более точных расчетов и выбора двигателей по мощ-
ности полученные нагрузочные диаграммы приводятся к диаграммам,
которые классифицируются на восемь номинальных режимов: продол-
жительный режим работы (S1); кратковременный режим работы (S2);
повторно-кратковременный      режим    работы    (S3);     повторно-
кратковременный режим работы с частыми пусками (S4); повторно-
кратковременный режим работы с частыми пусками и электрическим
торможением (S5); перемежающийся режим работы (S6); перемежаю-
щийся режим работы с частыми реверсами (S7); перемежающийся ре-
жим работы с двумя или более угловыми скоростями (S8) [1, 2].


                                         10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика