Требования, предъявляемые к регулируемому электроприводу. Требования к электроприводу


Основные требования, предъявляемые к современному электроприводу

Неавтоматическим регулированием скорости называют изменение скорости электродвигателя посредством специального устройства или приспособления, независимо от характера и величины нагрузки.

Установленная при регулировании скорость при условии отсутствии воздействия на регулирующее приспособление в дальнейшем будет изменяться по механической характеристике электропривода в соответствии с нагрузкой.

Регулируемым электроприводом называют такой электропривод, в котором скорость может изменяться или эпизодически, или непрерывно, независимо от нагрузки. В современной практике он встречается практически во всех устройствах, питающихся электрической энергией. Правильный выбор регулируемого электропривода позволяет обеспечить должное протекание технологического процесса рабочей машины, повысить качество изготовляемой продукции и в ряде случаев упростить кинематику рабочей машины.

При выборе типа регулируемого привода и его оценке важны следующие характеристики:

  • Изменение скорости электропривода, обусловленной жесткостью его механической характеристики;
  • Пределы регулирования или диапазон – отношение максимальной скорости вращения при номинальном токе к минимальной при тех же условиях;
  • Количество ступеней скорости внутри диапазона регулирования, которое может изменяться от двух до очень большого числа;
  • Экономичность системы как в отношении затрат энергии и эксплуатационных затрат, так и в отношении стоимости покупки;
  • Соответствие характера изменения допустимого по условию нагрева момента электропривода при регулировании по закону изменения статического момента механизма в функции скорости;

Стремление современного машиностроения к упрощению кинематики производственных машин выражается в уменьшении количества различного рода передач (редуктора, шкивы и другое оборудование) в управлении системой электропривода. При таких условиях диапазон регулирования скорости сильно расширяется. Для примера, диапазон регулирования скорости главного движения для металлорежущих станков может составлять: для токарных 20 – 120, вертикально-сверлильных 2 – 12, фрезерных 20 – 30. Диапазон регулирования вспомогательных движений станков, в частности подач, может быть 5 – 200.

Бумагоделательная машина, изготавливающая высококачественные сорта бумаги, требует диапазон регулирования 10, а машины для производства специальных сортов бумаги все 20, а иногда и более.

Электроприводы станов горячей прокатки требуют диапазона регулирования от 3 до 10. Для станов холодной прокатки он может быть еще больше.

При регулировании, помимо обеспечения требуемого диапазона регулирования скорости, весьма существенным нюансом является и обеспечения соответствия закона изменения статического момента рабочей машины, и соблюдение допустимого нагрева электродвигателя.

Поясним это. Для обеспечения высокой производительности и качества поверхности изделий, обрабатываемых на металлорежущих станках, целесообразно поддерживать постоянными скорость и усилие резания, то есть Vр = const и Fр = const. При этом обработка должна вестись при постоянной мощности резания Рр = Vр∙ Fр = const.

При обработке на токарном станке торцевых поверхностей (меняющийся диаметр) сохранение постоянства мощности резания при неизменном усилии и скорости резания требуют увеличения угловой скорости вращения изделия. Таким образом, при сохранении неизменной мощности резания статический момент нагрузки должен изменяться обратно пропорционально быстроте вращения рабочего органа станка – его шпинделя с изделием, то есть Мс = с/n.

При подъеме груза краном или при работе грузового подъемника момент на валу барабана подъемного механизма будет оставаться неизменным независимо от быстроты движения груза. Подобная категория механизмов относится к группе машин, работающих при Мс = const.

Генератор постоянного тока с неизменным независимым возбуждением при включении его на нагрузочное сопротивление постоянной величины создаст на валу приводного двигателя статический момент, пропорционален частоте вращения вала, то есть Мс = с∙n.

Центробежные механизмы: вентиляторы, эксгаустеры, компрессоры, насосы относятся к группе, для которых статический момент пропорционален квадрату скорости, то есть Мс = с∙n2. При больших скоростях зависимость момента от частоты вращения усиливается: в отдельных случаях зависимость может приобрести кубическую и даже четвертую степень.

Таким образом, по характеру зависимости статического момента и мощности от скорости вращения рабочие механизмы могут быть классифицированы следующим образом:

klassifikaciya-rabochix-mexanizmov-po-xarakteru-zavisimosti-staticheskogo-momenta-i-moshhnosti-ot-skorosti

На фигуре ниже показаны различные зависимости статического момента от частоты вращения:

zakony-zavisimosti-staticheskix-momentov-rabochix-mexanizmov-ot-skorosti

Рациональное использование электродвигателя рабочей машины, требующей регулирования частоты вращения, будет иметь место в том случае, когда эквивалентный момент электрической машины по нагреву при изменении рабочей скорости будет изменяться по тому же закону, как и статический момент. При отсутствии такого совпадения электродвигатель будет плохо использован в одной части диапазона изменения частоты вращения, и может оказаться перегруженным в другой.

Нужно отметить, что возможности электроприводов в отношении различных законов зависимости эквивалентного момента от частоты вращения значительно уже. Как правило, можно иметь только два вида зависимостей P = const и P = c∙n.

Рассмотрим это на примере двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

При регулировании скорости электродвигателя путем введения в цепь якоря добавочного сопротивления магнитный поток машины останется неизменным, то есть Ф = const. Если условия охлаждения электрической машины остаются неизменными при любых оборотах вала (независимое охлаждение), двигатель по условиям нагрева на всем диапазоне регулирования может работать с номинальным током Iном = const, при этом не перегреваясь сверхдопустимой температуры.

В таких условиях электродвигатель может работать при М = kmIномФ = const при постоянном предельно допустимом по нагреву моменте. Мощность, развиваемая электродвигателем, будет изменяться по линейному закону.

При регулировании скорости вращения путем изменения величины магнитного потока машины Ф = var и неизменности условий охлаждения эквивалентный ток электрической машины не должен превосходить номинальное значение, то есть IЭ ≤ Iном = const. Поэтому при уменьшении магнитного потока Ф должен уменьшатся предельно допустимый по нагреву момент двигателя.

Пренебрегая падением напряжения в цепи якоря, допустим, что:

prenebregaya-padeniem-napryazheniya

Выразив магнитный поток через приложенное напряжение и частоту вращения, получим, что момент двигателя равен:

moment-dvigatelya-vyrazhennyj-cherez-magnitnyj-potok

Момент изменяется обратно пропорционально частоте вращения, а мощность, равная Р = М∙ω, будет оставаться постоянной.

В качестве иллюстрации результатов несоответствия характеристик двигателя и статического момента рабочего механизма рассмотрим несколько примеров, приведенных на рисунке ниже:

sootsheniya-maksimalno-dopustimogo-po-nagrevu-momenta-reguliruemogo-dvigatelya-i-staticheskogo-momenta

В первом случае имеем регулирование по закону Мэ =  с/n при неизменном статическом моменте. Как видно из фигуры а), в диапазоне от n1 до n2 эквивалентный момент электродвигателя будет больше статического, то есть будет использоваться не весь потенциал электрической машины, и будут иметь место первоначальные излишние затраты.

С другой стороны, применив закон регулирования Мэ = const для механизма, работающего при Рс = const (фигура б)), мы должны были бы выбрать момент электродвигателя по наибольшему его значению при малой скорости. Во всем диапазоне регулирования электродвигатель был бы плохо использован.

Применение для механизмов с квадратичной зависимостью статического момента  Мс =  с∙n2 (рисунок в)) регулирования частоты вращения двигателя при Р = const или Мэ = const оказывается невыгодным. В обоих случаях установленная мощность электрической машины будет плохо использована. Однако регулирование при  М = const оказывается несколько более благоприятным.

Оценка экономической целесообразности выбираемой системы управления является совершенно обязательной. Естественно следует отдавать предпочтение системам управления частотой вращения, которые обладают максимально высоким коэффициентом полезного действия. Это сокращает расход энергии, следовательно, будет способствовать снижению эксплуатационных расходов. Однако повышение КПД желательно еще и с точки зрения уменьшения нагрева электрических машин и аппаратов системы управления. В случаях, когда процесс регулирования ограничивается весьма непродолжительным временем, например низкие заправочные или посадочные скорости, могут быть использованы малоэкономичные с точки зрения расхода энергии способы управления, но не требующие больших первичных затрат.

Для сокращения эксплуатационных расходов и первоначальных затрат необходимо при одинаковых технических качествах систем управления предпочитать более простые и по возможности с минимальным количеством вращающихся машин. Более желательными являются всякого рода статические регулирующие устройства.

elenergi.ru

Глава 11. Основы проектирования автоматизированных электроприводов производственных механизмов

11.1. Общие требования, предъявляемые к электроприводу

Производственные машины и механизмы составляют основу большинства технологических процессов, используемых в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве – во всех сферах человеческой деятельности. Большинство производственных машин оснащено автоматизированным электроприводом и устройствами электроавтоматики.

Технологические процессы разнообразны по своему содержанию и областям использования. Также разнообразны производственные машины и механизмы, осуществляющие различные технологические процессы. Однако можно выделить группы машин и механизмов производственного назначения, характеризующиеся общностью выполняемых операций и принципом действия.

К таким машинам относятся:

  • турбомеханизмы: насосы, вентиляторы, турбокомпрессоры;

  • грузоподъемные машины: краны, лифты, шахтные подъемники и другие;

  • Транспортные машины: конвейеры, транспортеры, эскалаторы и другие;

  • Металлообрабатывающие станки;

  • машины возвратно-поступательного движения: поршневые насосы и компрессоры, прессы;

  • экскаваторы;

  • прокатные станы.

Здесь перечислены производственные машины, которые наиболее широко применяются в основных отраслях промышленности и поэтому могут быть названы типовыми производственными механизмами.

Основное влияние на режим работы электропривода и на требования, предъявляемые к нему, оказывает характер технологического процесса. По характеру технологического процесса все машины и механизмы можно разделить на две большие группы: механизмы непрерывного действия и механизмы циклического действия. В первой группе технологический процесс протекает непрерывно, во второй – рабочий процесс состоит из однотипных повторяющихся циклов.

Электроприводы механизмов непрерывного действия характеризуются редкими пусками, не требуют, как правило, реверсирования и точной остановки. Электроприводы механизмов циклического действия – частыми пусками, реверсами, необходимостью регулирования скорости и точной остановки.

Требования к электроприводу формируются отдельно для каждого производственного механизма или для группы идентичных механизмов. Но есть общие требования, которые предъявляются к электроприводам всех механизмов. К таким требованиям относятся:

  1. Обеспечение заданного технологического процесса и требуемой производительности.

  2. Обеспечение требуемых условий пуска и торможения производственных механизмов, а при необходимости – реверсирования и регулирования скорости.

  3. Ограничение перегрузок, динамических и ударных.

  4. Принципы управления электроприводом (ручное, автоматическое, программное и т.п.).

  5. Требования по надежности, которые, как правило, отражаются в заданном времени наработки на отказ.

  6. Требования по конструктивной защищенности электрооборудования (степени защиты оболочек), по условиям окружающей среды, климатическому исполнению.

  7. Экономические показатели; к которым следует относить стоимость электропривода и затраты электроэнергии на его работу.

  8. Экологические требования; к ним относят уровень шума и ограничение влияния электропривода на питающую сеть, связанное с искажениями, вызванными высшими гармониками тока.

В требованиях указываются также параметры электроснабжения (величина напряжения, частоты, допустимые отклонения).

studfiles.net

1.3 Требования к электроприводу

Сформируем требования к электроприводу:

1) Режим работы повторно-кратковременный;

2) Реверсивность привода;

3) Плавность хода;

4) Точность остановки ± 3 см;

5) Надежность.

6) Экономичность.

7) Диапазон регулирования 5:1

Исходя из вышеизложенных требований, выбираем АД общепромышленной серии, которым заменим двухскоростной АД лифтовой серии. В качестве устройства управления АД используем ПЧ с векторным управлением без обратной связи по скорости.

1.4 Обоснование рода тока и величины напряжения

Для питания двигателя используем переменное напряжение. С помощью ПЧ мы можем изменять частоту и величину питающего напряжения, однако максимальная величина напряжения не должна превышать 380 В, а частота не должна превышать 50 Гц. Используя ПЧ для питания АД , мы повышаем коэффициент мощности.

Для питания релейно-контакторной схемы управления используется постоянное напряжение 110 В.

1.5 Модернизация главного привода лифта

1.5.1 Обоснование необходимости модернизации

Лифтовое хозяйство города – это отрасль с повышенной энергоёмкостью, поскольку ежегодный расход электроэнергии при эксплуатации лифтового оборудования составляет около одного миллиарда киловатт-часов. В связи с этим, внедрение новейших энергосберегающих технологий при модернизации лифтового оборудования становится крайне актуальной задачей. Систематический анализ информации строительных, монтажных и проектных организаций позволяет сделать вывод, что в качестве базисной программы по энергосбережению на лифтах необходимо рассматривать внедрение частотно-регулируемых электроприводов, главный элемент которых – частотный преобразователь.

Применение частотно-регулируемого электропривода подъемного устройства (лебедки) лифта значительно повышает комфортность при движении кабины, обеспечивает бесшумность и высокую точность остановки, увеличивает долговечность механического оборудования, а также позволяет снизить расход электроэнергии на 40-60%. Повышает комфортные показатели при движении кабины лифта и долговечность механического оборудования за счёт получения плавных переходных процессов. Снижает эксплуатационные расходы на капитальный ремонт оборудования за счёт значительного снижения динамических нагрузок в элементах кинематической цепи. Снижение потребления электроэнергии достигается благодаря значительному (в 5-6 раз) уменьшению вращающихся маховых масс лебёдки, что исключает непроизводительные потери в переходных пуско-тормозных режимах: плавные переходные процессы позволяют снизить динамические нагрузки в элементах кинематической цепи привода лифта, что приводит к увеличению срока службы редуктора главного привода, канатоведущего шкива, тормозных колодок, электродвигателя, тяговых канатов, элементов подвески противовеса.

1.6 Построение нагрузочной диаграммы двигателя до модернизации

1.6.1 Расчет статических сил

1.6.1.1 Определяем количество предполагаемых человек в кабине лифта грузоподъемностью 630 кг при высоте здания в 16 этажей и среднем весе человека 80 кг по формуле 1.1

nn = Gном /Gпас, (1.1)

где Gном – грузоподъемность Gном = 630* 9,8 = 6174 Н;

Gпас – вес пассажира Gпас = 80*9,8 = 784 Н;

nn = 6174 / 784 = 7,875 н

Принимаем количество предполагаемых остановок Nо=16, количество человек nn = 8.

1.6.1.2 Находим изменение груза кабины по этажам по формуле 1.2

ΔG = Gном / Nо, (1.2)

где ΔG - изменение груза кабины, Н;

Gном - грузоподъемность, Н;

Nо - количество предполагаемых остановок;

ΔG = 6174 / 16 = 385,875=386 Н

1.6.1.3 Определяем тяговое усилие кабины поднимающейся с 1 этажа при номинальной загрузке по формуле 1.3

F= Gкаб + Gном+ 4*qт.к.*(H - h*N)+ qу.к.*(0,5*(N-1)*h)-Gп (1.3 )

где Gном - грузоподъемность, Н;

Gкаб– вес кабины, Н;

qт.к.- вес 1 метра тянущего каната, Н;

Н - высота шахты, м;

h – высота от пола этажа до верха кабины, м;

N – номер этажа;

qу.к- вес 1 метра уравновешивающего каната, Н;

Gп – вес противовеса, Gп = Gкаб + 0,4*Gном , Н

F= 0,6*Gном + 4*qт.к.*(H - h*N) + qу.к.*(0,5*(N-1)*h) (1.3.1)

F= 6174*0,6 + 4* 3,9 * ( 51 – 3*1) + 22 * (0,5* (1-1) *3) = 4453,5 Н;

1.6.1.4 Определяем тяговое усилие пустой кабины опускающейся с последнего этажа по формуле 1.4

F´= 4*qт.к.*(H - h*N)+ qу.к.*(0,5*(N-1)*h) - 0,4*Gном (1.4)

где F´ - тяговое усилие кабины, H;

N - порядковый номер остановки;

h – высота от пола этажа до верха кабины, м;

qу.к- вес 1 метра уравновешивающего каната, Н;

qт.к.- вес 1 метра тянущего каната, Н;

Gном - грузоподъемность, Н;

F´16 = 4* 3,9 * ( 51 – 3*16) + 22 * (0,5* (16-1) *3) - 6174*0,4 = -1928 Н;

1.6.1.5 Определяем статический момент на валу двигателя в двигательном режиме при подъеме загруженной кабине по формуле 1.5

F * d

Мст1 = , (1.5)

2 * i * η

где d– диаметр КВШ, м;

i – передаточное число редуктора;

η – КПД (при спуске и подъеме КПД=0,75).

F- тяговое усилие кабины

4453,5 * 0,65

Мст1= = 64,3 н*м;

2 * 30 * 0,75

1.6.1.6 Определяем статический момент на валу двигателя в двигательном режиме при спуске пустой кабине по формуле 1.6

При спуске тяговое усилие берется со стороны противовеса.

-F´ * d

Мст2 = , (1.6)

2 * i * η

где d– диаметр КВШ, м;

i – передаточное число редуктора;

η – КПД (при спуске и подъеме КПД=0,75).

F´ - тяговое усилие кабины

1928* 0,65

Мст2= = 28 н*м;

2 * 30* 0,75

1.6.2. Определяем время движения кабины

1.6.2.1 Определяем время рейса кабины за полный ход по формуле 2.1

Кt * 2*Н

tр = , (2.2)

где Н– высота шахты, м;

Vк – скорость движения кабины, м/с.

Кt– коэффициент учитывающий дополнительные затраты времени при работе лифта, равен 1,2

2*Н 2 * 51

tр = 1,2 = 1,2 = 122,4 с

Vк 1

1.6.2.2 Определяем полное время цикла движения кабины по формуле 2.2

Т = tp + 2 * Nо * t´ + 2* Nо * t´´, (2.2)

где Nо– количество остановок;

t´ – время открытия и закрытия дверей, с;

t´´ – время входа и выхода пассажиров, с;

tp – время рейса кабины за полный ход, с;

Т = 122,4+ 2 * 16 * 7 + 2 * 16 * 1 = 378,4 с

1.6.2.3Определяем время движения кабины от одной станции до другой по формуле 2.3

tp

t´´´ = , (2.3)

30

где tp – время рейса кабины за полный ход, с;

30 – максимальное количество остановок за рейс;

t´´´ = 122,4/ 30 = 4,08 с

1.6.3 Определяем расчетную продолжительность включения двигателя

1.6.3.1 Определяем расчетную продолжительность включения двигателя по формуле 3.1

tp

ПВр = * 100 %, (3.1)

Т

где tp- время рейса кабины за полный ход, с;

Т - полное время цикла движения кабины, с;

tp122,4

ПВр= * 100 % = * 100% = 32,3 %

Т 378,4

1.6.4 Определяем максимальный и пусковой моменты двигателя

Данные двухскоростного АД используемого в приводе лифта представлены в таблице 1.

Таблица 1- Параметры двухскоростного АД лифта.

тип

Pном, кВт

n об/мин

КПД, %

Cos

Iном,

А

Мном,

Н*м

Iпуск

Iном

Число пусков

J

Кг*м2

Масса, кг

5АН200S6/24

5,6

920

83

0,76

13,5

60

2,3

(138)

5,5

180

0,46

215

1,3

210

-

-

18,8

60

1,8

(108)

-

studfiles.net

Требования к электроприводу и автоматике — Мегаобучалка

Одним из важнейших вопросов электрооборудования металлорежущих станков является выбор типа электропривода для основных движений. На этот выбор оказывает влияние ряд факторов:

1. диапазон и плавность регулирования скорости рабочего механизма;

2. характер нагрузки привода;

3. частота включений привода;

4. соотношение периодов машинного и вспомогательного времени работы станка;

5. энергетические показатели работы привода- КПД и cosφ;

6. надёжность привода, простота его обслуживания и наладки.[1, c.265].

Выбор электропривода

03.43 01 03.00 ПЗ    
2.1 Анализ недостатков существующей

Схемы

Основными недостатками существующей схемы электропривода является:

- электродвигатели старой модификации, которые заменяют на более новые, имеющие более высокий КПД и меньшие потери электроэнергии;

- магнитные пускатели и реле управления старых серий, которые уже не выпускаются на производстве, также подлежат замене на более совершенные;

- применить вместо часто включаемых контакторов бесконтактные устройства с тиристорами.

Двигатели серии 5А в отличие от асинхронных двигателей серий 4А имеют улучшенные энергетические показатели, улучшенные пусковые характеристики, повышенные показатели надёжности, улучшенные виброаккустические характеристики (уровень шума снижен по сравнению с серией 4А на 10-15 дБ), снижен расход активных материалов (меди - на 2,5%, электротехнической стали - на 4%), снижена масса двигателей одинаковых мощностей за счёт снижения их габаритов на 10-15%. [1, c.265]

Выбор рода тока и величины питающих напряжений

При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение питающей сети.

Основными токами в электроустановках промышленных предприятий является переменный трёхфазный ток.

03.43 01 03.00 ПЗ    
При выборе величины напряжений электроустановок до 1000В используют напряжение 380/220 и 660/380В. С применением напряжения 660В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия подстанций, повышается мощность трансформаторов, сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения. Недостатком напряжения 660В является невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприёмников малой мощности, а также отсутствие электродвигателей малой мощности на напряжение 660В. На предприятиях с преобладанием электроприёмников небольшой мощности более выгодно использовать на напряжение 380/220В.

Металлорежущие станки питаются напряжением 380В переменного тока, включаемых через пакетные или вводные выключатели. Цепи управления станков питаются через разделительный трансформатор с вторичным напряжением 110В. На каждом металлорежущем станке имеется лампа местного освещения, питаемая от отдельной обмотки трансформатора напряжением 36. Иногда один из выводов обмотки трансформатора низкого напряжения присоединяют к газовой трубке, в которой проложен второй провод, питающий лампу. В качестве одного из проводов вторичной цепи местного освещения при напряжении 36в используют станину станка. [1,c.226]

Выбор системы электропривода

Выбор типа электродвигателя иногда вызывает значительные трудности,

03.43 01 03.00 ПЗ    
так как различные его системы можно применять для одного и того же механизма. Поэтому, прежде всего, рассматривается возможность применения асинхронного привода. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором просты в эксплуатации, дешевы, выпускаются промышленностью в широком ассортименте. Их следует применять в тех случаях, когда использование синхронных двигателей экономически нецелесообразно.

К электроприводам сверлильных станков предъявляют следующие требования:

1) если на станке производится нарезание резьбы, то привод шпинделя должен быть реверсированным;

2) схема управления должна ограничивать перемещение траверсы;

3) должна быть предусмотрена блокировка, не допускающая включение двигателя перемещения траверсы, когда она зажата;

Не допускается работа станка с не зажатой колонной.

Диапазон регулирования скорости главного движения составляет (2-10):1 для вертикального сверления, (20-70):1 для радиально-сверлильных станков и (100-200):1 для расточных станков при приблизительно постоянной мощности во всём диапазоне.

Главный привод сверлильных станков осуществляется от асинхронных короткозамкнутых двигателей. Регулирование частоты вращения шпинделя производится переключением шестерён коробки скоростей. Для уменьшения числа промежуточных передач в отдельных случаях можно применять многоскоростные асинхронные двигатели. Для привода перемещения траверсы и зажима колонны применяют отдельные

Асинхронные электродвигатели.

Привод подачи сверлильных станков обычно выполняется от главного двигателя, для чего коробка подач располагается на шпиндельной бабке. Общий диапазон регулирования скорости для вертикально-сверлильных

станков (2-24):1, для радиально-сверлильных-(3-40):1. [1, c.265]

03.43 01 03.00 ПЗ    
2.4 Пример расчёта мощности и выбор главного приводного двигателя

На станке производится сверление отверстия диаметром D и глубиной L=340мм в заготовке из ковкого чугуна.

megaobuchalka.ru

Требования к электроприводу

В простейшем понимании электропривод представляет собой электромеханическую систему, предназначенную для преобразования электрической энергии в механическую, приводящую в движение рабочие органы различных машин. Однако на современном этапе на электропривод часто возлагается задача управления движением рабочих органов по заданному закону, с заданной скоростью или по заданной траектории, поэтому более точно можно сказать, что электропривод – это электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов различных машин и управления этим движением.

Как правило, электропривод состоит из электродвигателя, осуществляющего непосредственное преобразование электрической энергии в механическую, механической части, передающей энергию от двигателя к рабочему органу, включающий рабочий орган и устройства управления двигателем, осуществляющего регулирование потока энергии от первичного источника к двигателю. В качестве устройства управления может быть использован как простейший выключатель или контактор, так и регулируемый преобразователь напряжения. В совокупности перечисленные устройства образуют энергетический канал привода. Для обеспечения заданных параметров движения привода предназначен информационно-управляющий канал, в состав которого входят информационные и управляющие устройства, обеспечивающие получение информации о заданных параметрах движения и выходных координатах и реализующие определенные алгоритмы управления. К ним относятся, в частности, различные датчики (угла, скорости, тока, напряжения и др.), цифровые, импульсные и аналоговые регуляторы.

Как к любому техническому объекту, к электроприводу предъявляются разнообразные технические требования. Рассмотрим общие, наиболее характерные из них.

Требования по надежности, в соответствии с которыми электропривод должен выполнять заданные функции в определенных условиях, в течение определенного промежутка времени и с заданной вероятностью безотказной работы. Если эти требования не выполняются или не подтверждаются, то все остальные его качества могут оказаться бесполезными. Требования по надежности могут существенно отличаться в зависимости от назначения привода. Например, от электропривода рулевой машины боевой ракеты не требуется большого ресурса работы, однако вероятность отказа в течение этого небольшого промежутка времени должна быть очень низкой. Наоборот, время работы электропривода компрессора бытового холодильника должно быть достаточно продолжительным, а его отказ не связан с катастрофическими последствиями, и требования по вероятности безотказной работы не такие жесткие.

Точность или отличие каких-либо показателей движения от заданных, которое не должно превышать некоторых допустимых значений. Электропривод должен поддерживать на заданном уровне ускорение, скорость, угол или момент рабочего органа, обеспечивать перемещение рабочего органа на заданный угол и за заданное время и т.д. Например, электропривод звукозаписывающего или воспроизводящего устройства высокого класса должен обеспечить стабильность скорости вращения не хуже десятых или даже сотых долей процента.

Быстродействие, т.е. способность электропривода достаточно быстро реагировать на различные управляющие и возмущающие воздействия. Этот показатель тесно связан с показателем точности. Например, в следящем электроприводе при быстром и частом изменении управляющих сигналов, чем выше быстродействие привода, тем меньше будет ошибка воспроизведения заданного движения.

Качество переходных процессов, под которым, как и в теории автоматического управления, понимается обеспечение определенных закономерностей их протекания. Требования к качеству чаще всего формулируются, исходя из особенностей функционирования машин или рабочих органов, в которых устанавливается электропривод. Например, в приводах манипуляторов иногда недопустимо перерегулирование, так как оно может привести к выходу из строя технологического оборудования, иногда регламентируется время переходного процесса и т.д.

Энергетическая эффективность. Поскольку любой процесс передачи и преобразования электрической энергии связан с ее потерями, важно знать, какова доля этих потерь. Особенно это важно при использовании электропривода в подвижных объектах, переносной аппаратуре или электроприводах большой мощности и длительным режимом работы. Энергетическая эффективность оценивается к.п.д. – отношением полезно истраченной энергии к ее полному расходу в данном процессе. В любом случае необходимо стремиться к максимальномук.п.д. привода.

Совместимость электропривода с аппаратурой технического комплекса, в котором он используется, с системой электроснабжения, информационной системой и, наконец, с самим рабочим органом и прибором, в котором он установлен. Особенно остро вопросы совместимости стоят для электроприводов бытовой и медицинской техники, ортопедических устройств, радиотехнических приборов и систем.

Задачами управления электроприводами являются: осуществление пуска, регулирование скорости, торможение, реверсирование рабочей машины, поддержание ее режима работы в соответствии с требованиями технологического процесса, управление положением рабочего органа машины. При этом должны быть обеспечены наибольшая производительность машины или механизма, наименьшие капитальные затраты и расход электроэнергии.

Конструкция рабочей машины, вид электропривода и система его управления связаны между собой. Поэтому выбор, проектирование и исследование системы управления электроприводом должны осуществляться с учетом конструкции рабочей машины, ее назначения, особенностей и условий работы.

Кроме основных функций системы управления электроприводами могут выполнять некоторые дополнительные функции, к которым относятся сигнализация, защита, блокировки и пр. Обычно системы управления одновременно выполняют несколько функций.

Системы управления электроприводами делят на различные группы в зависимости от главного признака, положенного в основу классификации.

По способу управления различают системы ручного, полуавтоматического (автоматизированного) и автоматического управления.

Ручным называется управление, при котором оператор непосредственно воздействует на простейшие аппараты управления. Недостатками такого управления являются необходимость расположения аппаратов вблизи электропривода, обязательное присутствие оператора, низкие точность и быстродействие системы управления. Поэтому ручное управление находит ограниченное применение.

Управление называется полуавтоматическим , если его осуществляет оператор путем воздействия на различные автоматические устройства, выполняющие отдельные операции. При этом обеспечивается высокая точность управления, возможность дистанционного управления, снижается утомляемость оператора. Однако при таком управлении ограничено быстродействие, так как оператор может затрачивать время на принятие решения о требуемом режиме управления в зависимости от изменившихся условий работы.

Управление называется автоматическим , если все операции управления осуществляются автоматическими устройствами без непосредственного участия человека. В этом случае обеспечиваются наибольшие быстродействие и точность управления системы автоматического управления по мере развития средств автоматики получают все большее распространение.

По роду выполняемых в производственном процессе основных функций системы полуавтоматического и автоматического управления электроприводами можно разделить на несколько групп.

К первой группе относятся системы, обеспечивающие автоматические пуск, остановку и реверсирование электропривода. Скорость таких приводов не регулируется, поэтому они называются нерегулируемыми. Такие системы применяются в электроприводах насосов, вентиляторов, компрессоров, конвейеров, лебедок вспомогательных механизмов и т. п.

Ко второй группе относятся системы управления, которые кроме выполнения функций, обеспечиваемых системами первой группы, позволяют регулировать скорость электроприводов. Подобного рода системы электроприводов называются регулируемыми и применяются в грузоподъемных устройствах, транспортных средствах и пр.

К третьей группе относятся системы управления, обеспечивающие кроме вышеуказанных функций возможность регулирования и поддержания определенной точности, постоянства различных параметров (скорости, ускорения, тока, мощности и т. д.) при изменяющихся производственных условиях. Такие системы автоматического управления, содержащие обычно обратные связи, называются системами автоматической стабилизации.

К четвертой группе относятся системы, которые обеспечивают слежение за сигналом управления, закон изменения которого заранее не известен. Такие системы управления электроприводами называют следящими системами . Параметрами, за которыми обычно осуществляется слежение, являются линейные перемещения, температура, количество воды или воздуха и пр.

К пятой группе относятся системы управления, обеспечивающие работу отдельных машин и механизмов или целых комплексов по заранее заданной программе, называемые программными системами .

Первые четыре группы систем управления электроприводами обычно входят как составные части в систему пятой группы. Кроме того, эти системы снабжаются программными устройствами, датчиками и другими элементами.

К шестой группе относятся системы управления, которые обеспечивают не только автоматическое управление электроприводами, включая системы первых пяти групп, но и автоматический выбор наиболее рациональных режимов работы машин. Такие системы называются системами оптимального управления или самонастраивающимися. Они обычно содержат вычислительные машины, которые анализируют ход технологического процесса и вырабатывают командные сигналы, обеспечивающие наиболее оптимальный режим работы.

Иногда классификацию систем автоматического управления осуществляют по типу применяемых аппаратов. Так, различают системы релейно-контакторные, электромашинные, магнитные, полупроводниковые. Важнейшей дополнительной функцией управления является защита электропривода.

К системам автоматического управления предъявляются следующие основные требования: обеспечение режимов работы, необходимых для осуществления технологического процесса машиной или механизмом, простота системы управления, надежность системы управления, экономичность системы управления, определяемая стоимостью аппаратуры, затратами энергии, а также надежностью, гибкость и удобство управления, удобство монтажа, эксплуатации и ремонта систем управления.

По необходимости предъявляются дополнительные требования: взрывобезопасность, искробезопасность, бесшумность, стойкость к вибрации, значительным ускорениям и пр.

studlib.info

4. Требования к электроприводу и выбор системы. Насосная станция с частотным управлением

Похожие главы из других работ:

Анализ и проектирование системы электропривода для обеспечения нормальной прокатки металла

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу

К электроприводу валков непрерывного стана предъявляются следующие требования: Обеспечение диапазона регулирования скорости двигателей, составляющего для стана «630» до 30:1...

Двухстоечный продольно-строгальный станок 7Г228Ф11

2. Требования к электроприводу главного движения

Особенности электропривода стола продольно-строгальных станков обусловлены процессом работы этих станков, состоящим из последовательно повторяющихся циклов, каждый из которых включает прямой (рабочий) ход стола...

Модернизация электропривода прессовой части БДМ "Сухонского ЦБК"

1.2 Требования к электроприводу прессовой части

В зоне прессования вследствие давления, создаваемого валами, происходит отжим воды из бумажного полотна. В 1-ой зоне прессования часть отжатой воды отсасывается вакуумными камерами отсасывающего вала, а часть уносится сукном...

Модернизация электропривода прессовой части БДМ "Сухонского ЦБК"

2.2 Требования к электроприводу по качеству регулирования

Отклонение частоты вращения каждого секционного электродвигателя от заданного значения не должно превышать ±0...

Проект следящего электропривода изделия 9П149 с асинхронным двигателем

1.2 Требования, предъявляемые к электроприводу ПТРК

ЭП является неотъемлемой частью БМ ПТРК и предназначен для изменения положения вращающихся частей изделия 9П149. В связи с назначением...

Проектирование фрикционного пресса

1.3 Требования к электроприводу и автоматике

В зависимости от характера обработки, а также материала, величины, формы, температуры заготовки приходится изменять скорость деформации. Для проведения наладочных работ необходимо перемещать рабочий орган в холостую, с малой скоростью...

Проектирование электропривода ленточного конвейера длиной 400 м и шириной 1000 мм

1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОЕТИРУЕМОМУ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Проектируемый ленточный конвейер располагается горизонтально, т. е. Угол наклона в=0°...

Проектирование электропривода механизма подъема мостового крана

2. Требования к электроприводу, выбор стандартной схемы управления двигателем

Основными критериями оценки при выборе той или иной схемы электропривода крановых механизмов являются: надежность и устойчивость работы, стоимость электрооборудования, эксплуатационные расходы, масса и габариты элементов системы...

Разработка электропривода наклона лотка бесконусного загрузочного устройства доменной печи ОАО "ММК"

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу наклона лотка

Непрерывный характер работы доменной печи, повышение температуры горячего дутья, обогащение его топливными компонентами и кислородом и ряд других мероприятий, повышающий рост выплавки чугуна...

Разработка электропривода обжимной клети стана "150" ОАО "Белорецкий металлургический комбинат"

1.3 Требования к электроприводу

К электроприводу валков непрерывного стана предъявляются следующие требования: Обеспечение диапазона регулирования скорости двигателей, составляющего для стана «630» до 30:1...

Расчет электропривода пассажирского лифта

10. Требования к электроприводу пассажирского лифта

Основные требования, которым должны удовлетворять приводы лифтов, следующие: - обеспечение минимального времени переходных процессов при ограниченных ускорениях (порядка 1…5 м/с2 ) и производных ускорений - рывке...

Технологический процесс "Пятиклетьевой стан "2030" бесконечной прокатки"

1.4 Требования к электроприводу моталки

Моталки применяют для сматывания прокатанного металла в рулоны. Натяжение полосы, в особенности между последней клетью и моталкой, оказывает существенное влияние на толщину прокатываемого металла...

Устройство станка IK825Ф2 и его эксплуатация

2.1 Требования, предъявляемые к электроприводу станка

Требования к электроприводам и системам управления станками определяются технологией обработки, конструктивными возможностями станка и режущего инструмента...

Шагающий экскаватор ЭШ10-70

1. Условия работы и требования, предъявляемые к проектируемому электроприводу

Экскаватор-драглайн (рис.1.1) имеет ковш, свободно подвешенный на канатах между головой и пятой стрелы, способный перемещаться под ней. Рисунок 1...

Электропривод литейного конвейера

2.2 Требования, предъявляемые к конвейеру и его электроприводу

Тележки конвейера должны двигаться в одном направлении с постоянной скоростью. Диапазон регулирования скорости не более 2 : 1. Главная особенность в работе электропривода конвейера - это повышенный момент Мс при страгивании с места...

prod.bobrodobro.ru

2.1 Требования, предъявляемые к электроприводу станка. Устройство станка IK825Ф2 и его эксплуатация

Похожие главы из других работ:

Анализ и проектирование системы электропривода для обеспечения нормальной прокатки металла

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу

К электроприводу валков непрерывного стана предъявляются следующие требования: Обеспечение диапазона регулирования скорости двигателей, составляющего для стана «630» до 30:1...

Двухстоечный продольно-строгальный станок 7Г228Ф11

2. Требования к электроприводу главного движения

Особенности электропривода стола продольно-строгальных станков обусловлены процессом работы этих станков, состоящим из последовательно повторяющихся циклов, каждый из которых включает прямой (рабочий) ход стола...

Модернизация электропривода прессовой части БДМ "Сухонского ЦБК"

1.2 Требования к электроприводу прессовой части

В зоне прессования вследствие давления, создаваемого валами, происходит отжим воды из бумажного полотна. В 1-ой зоне прессования часть отжатой воды отсасывается вакуумными камерами отсасывающего вала, а часть уносится сукном...

Модернизация электропривода прессовой части БДМ "Сухонского ЦБК"

2.2 Требования к электроприводу по качеству регулирования

Отклонение частоты вращения каждого секционного электродвигателя от заданного значения не должно превышать ±0...

Особенности методов расчета приводов главного движения и подач станков с электронными системами программного управления

1.3 Описание требований предъявляемых к электроприводу станка FANUC6M

Для описания требований предъявляемых к электроприводу станка ИC800ПМФ4 используем структурную схему блока управления скоростью, который и является электроприводом в данной системе. Рисунок 1.3...

Проект следящего электропривода изделия 9П149 с асинхронным двигателем

1.2 Требования, предъявляемые к электроприводу ПТРК

ЭП является неотъемлемой частью БМ ПТРК и предназначен для изменения положения вращающихся частей изделия 9П149. В связи с назначением...

Проектирование фрикционного пресса

1.3 Требования к электроприводу и автоматике

В зависимости от характера обработки, а также материала, величины, формы, температуры заготовки приходится изменять скорость деформации. Для проведения наладочных работ необходимо перемещать рабочий орган в холостую, с малой скоростью...

Проектирование электропривода ленточного конвейера длиной 400 м и шириной 1000 мм

1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОЕТИРУЕМОМУ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Проектируемый ленточный конвейер располагается горизонтально, т. е. Угол наклона в=0°...

Разработка автоматизированного электропривода центробежного насоса подачи исходной смеси для процесса ректификации метилового спирта

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Процесс ректификации относится к основным процессам химической технологии. Показателем эффективности его является состав целевого продукта...

Разработка электропривода наклона лотка бесконусного загрузочного устройства доменной печи ОАО "ММК"

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу наклона лотка

Непрерывный характер работы доменной печи, повышение температуры горячего дутья, обогащение его топливными компонентами и кислородом и ряд других мероприятий, повышающий рост выплавки чугуна...

Разработка электропривода обжимной клети стана "150" ОАО "Белорецкий металлургический комбинат"

1.3 Требования к электроприводу

К электроприводу валков непрерывного стана предъявляются следующие требования: Обеспечение диапазона регулирования скорости двигателей, составляющего для стана «630» до 30:1...

Расчет радиально-сверлильного станка модели 2А55

3 ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ И АВТОМАТИКИ РАДИАЛЬНО - СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55

Существует определённый свод правил, который четко определяет требования к электроприводам и требования к автоматики всех станков. К электроприводам станков можно отнести следующее: Приводы подач...

Технологический процесс "Пятиклетьевой стан "2030" бесконечной прокатки"

1.4 Требования к электроприводу моталки

Моталки применяют для сматывания прокатанного металла в рулоны. Натяжение полосы, в особенности между последней клетью и моталкой, оказывает существенное влияние на толщину прокатываемого металла...

Шагающий экскаватор ЭШ10-70

1. Условия работы и требования, предъявляемые к проектируемому электроприводу

Экскаватор-драглайн (рис.1.1) имеет ковш, свободно подвешенный на канатах между головой и пятой стрелы, способный перемещаться под ней. Рисунок 1...

Электропривод литейного конвейера

2.2 Требования, предъявляемые к конвейеру и его электроприводу

Тележки конвейера должны двигаться в одном направлении с постоянной скоростью. Диапазон регулирования скорости не более 2 : 1. Главная особенность в работе электропривода конвейера - это повышенный момент Мс при страгивании с места...

prod.bobrodobro.ru


Смотрите также