ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.12.2021
Просмотров: 519
Скачиваний: 5
МИНИСТЕРСТВО
СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Московский
государственный
агроинженерный
университет
имени
В
.
П
.
Горячкина
Н
.
Е
.
Кабдин
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ
ЭЛЕКТРОПРИВОД
Методические
рекомендации
по
изучению
дисциплины
и
выполнению
курсовой
работы
Москва
2002
2
УДК
62 – 83
Рецензент
:
доктор
технических
наук
,
заведующий
кафедрой
Московского
государственного
агроинженерного
университета
имени
В
.
П
.
Горячкина
Ю
.
А
.
Судник
Составитель
:
Кабдин
Н
.
Е
.
Автоматизированный
электропривод
.
Методические
рекомендации
по
изучению
дисциплины
и
выполнению
курсовой
работы
.
Составлены
в
соответствии
с
программой
дисциплины
«
Автоматизированный
электропривод
»
для
студентов
факультета
заочного
образования
,
обучающихся
по
специальности
030500.01 «
Профессиональное
обучение
(
агроинженерия
)».
М
.:
МГАУ
, 2002.– 40
с
.
В
методических
рекомендациях
изложена
программа
дисциплины
,
представлен
список
рекомендуемой
литературы
и
117
вариантов
индивидуальных
заданий
по
курсовой
работе
,
а
также
методические
указания
по
её
выполнению
.
Для
самостоятельной
оценки
уровня
знаний
по
каждому
разделу
предложены
контрольные
вопросы
.
©
Московский
государственный
агроинженерный
университет
имени
В
.
П
.
Горячкина
, 2002
3
Введение
Электрический
привод
является
основным
потребителем
электрической
энергии
в
сельскохозяйственном
производстве
.
Развитие
электропривода
на
современном
этапе
имеет
ряд
особенностей
,
заключающихся
в
расширении
области
применения
регулируемого
электропривода
,
в
интенсивном
повышении
технологических
требований
к
динамическим
и
точностным
показателям
работы
электропривода
,
в
расширении
и
усложнении
его
функций
,
усложнении
систем
управления
,
создании
унифицированных
комплектных
электроприводов
путем
использования
современной
микроэлектроники
и
компьютерной
техники
.
В
этих
условиях
инженер
-
педагог
(
электрик
)
должен
знать
и
уметь
использовать
электрические
машины
,
основы
электроники
,
электрические
аппараты
,
измерительную
и
компьютерную
технику
,
владеть
математическими
методами
теоретической
механики
и
теории
автоматического
управления
.
В
результате
изучения
дисциплины
студент
должен
приобрести
знания
по
основам
теории
,
методам
расчета
и
выбора
электропривода
,
принципам
автоматического
регулирования
координат
(
скорости
,
тока
,
момента
,
положения
и
др
.)
электропривода
,
системам
автоматического
управления
электроприводами
сельскохозяйственного
производства
с
учетом
особенностей
конкретных
рабочих
машин
и
агрегатов
.
Дисциплина
«
Автоматизированный
электропривод
»
состоит
из
трех
разделов
:
раздел
1 – "
Основы
теории
электропривода
",
раздел
2 – "
Системы
автоматического
управления
электроприводами
",
раздел
3 – "
Электропривод
в
сельскохозяйственном
производстве
".
В
первом
разделе
рассматриваются
свойства
механического
звена
электропривода
,
методы
его
анализа
,
вопросы
формирования
законов
движения
,
электромеханические
свойства
электродвигателей
,
переходные
процессы
в
электроприводах
,
способы
регулирования
координат
,
методы
расчета
мощности
и
выбор
электродвигателей
,
энергетические
показатели
.
Во
втором
разделе
рассматриваются
общие
принципы
построения
систем
управления
электроприводами
,
разомкнутые
и
замкнутые
системы
автоматического
управления
,
электроприводы
со
специальными
свойствами
и
характеристиками
,
общая
методика
выбора
электропривода
.
В
третьем
разделе
рассматривается
автоматизированный
электропривод
конкретных
рабочих
машин
,
установок
и
поточных
линий
сельскохозяйственного
назначения
.
Методические
рекомендации
по
изучению
дисциплины
Изучение
дисциплины
базируется
на
сочетании
основных
видов
обучения
:
самостоятельной
работы
студентов
в
межсессионный
период
,
лекций
,
лабораторных
и
практических
занятий
,
консультаций
в
период
сессий
.
В
качестве
главной
методической
рекомендации
следует
считать
необходимость
акцентирования
внимания
,
наряду
с
математическими
выкладками
,
на
понимании
физического
смысла
проводимого
анализа
на
этапе
4
постановки
задачи
,
записи
исходного
математического
описания
и
оценке
полученных
результатов
.
При
этом
необходимо
обращать
внимание
на
изучение
общих
физических
закономерностей
электропривода
,
взаимодействия
элементов
электромеханической
системы
,
характера
динамических
процессов
,
особенностей
управления
электроприводами
сельскохозяйственных
машин
,
установок
и
поточных
линий
.
Важным
вопросом
является
обучение
студентов
практическим
навыкам
расчета
статических
характеристик
,
переходных
процессов
,
выбора
мощности
электродвигателей
и
преобразователей
,
расчета
энергетических
показателей
работы
электропривода
.
В
качестве
основных
учебников
по
дисциплине
рекомендуется
использовать
[1...5].
Для
студентов
,
желающих
изучить
вопросы
теории
электропривода
более
полно
и
углубленно
,
следует
использовать
литературу
[6... 11].
Для
оценки
степени
усвоения
и
глубины
проработки
материала
изучаемой
дисциплины
в
конце
каждого
раздела
приведены
контрольные
вопросы
.
Рекомендуемая
литература
Основная
1.
Чиликин
М
.
Г
.,
Сандлер
А
.
С
.
Общий
курс
электропривода
.
М
.:
Энергоиздат
,
1981.
2.
Основы
автоматизированного
электропривода
/
Чиликин
М
.
Г
.,
Соколов
М
.
М
.,
Терехов
В
.
М
.,
Шинянский
А
.
В
./.
М
.: «
Энергия
», 1974.
3.
Ключев
В
.
И
.
Теория
электропривода
.
М
.:
Энергоатомиздат
, 1985.
4.
Москаленко
В
.
В
.
Электрический
привод
.
М
.:
Мастерство
, 2000.
5.
Фоменков
А
.
П
.
Электропривод
сельскохозяйственных
машин
,
агрегатов
и
поточных
линий
.
М
.: «
Колос
», 1984.
Дополнительная
6.
Башарин
А
.
В
.,
Новиков
В
.
А
.,
Соколовский
Г
.
Г
.
Управление
электроприводами
.
Л
.:
Энергоиздат
, 1982.
7.
Гайдукевич
В
.
И
.,
Титов
B.C.
Случайные
нагрузки
силовых
электроприводов
.
М
.:
Энергоиздат
, 1983.
8.
Мусин
A.M.
Электропривод
сельскохозяйственных
машин
и
агрегатов
.
М
.:
Агропромиздат
, 1985
9.
Мэрфи
Дж
.
Тиристорное
управление
двигателями
переменного
тока
.
М
.:
«
Энергия
», 1979.
10.
Кабдин
Н
.
Е
.
Основы
теории
электропривода
.
М
.:
МГАУ
, 1997.
Содержание
разделов
дисциплины
Введение
Понятие
«
Электропривод
».
Состояние
и
перспективы
развития
электропривода
в
сельскохозяйственном
производстве
.
Классификация
электроприводов
.
Предмет
,
задачи
и
структура
курса
.
5
Контрольные
вопросы
1.
Значение
автоматизированного
электропривода
в
сельскохозяйственном
производстве
,
его
преимущества
перед
другими
видами
приводов
.
2.
Дайте
определение
понятия
«
Автоматизированный
электропривод
» (
АЭП
)
и
приведите
его
структурную
схему
.
3.
Назовите
функции
,
выполняемые
электроприводом
.
4.
Назовите
основные
признаки
,
но
которым
принято
классифицировать
автоматизированные
электроприводы
.
Раздел
1.
Основы
теории
электропривода
1.1.
Механика
электропривода
Общие
сведения
.
Типовые
статические
нагрузки
электропривода
.
Механические
характеристики
электродвигателей
и
основных
сельскохозяйственных
машин
и
механизмов
.
Установившееся
движение
электропривода
.
Статическая
устойчивость
.
Расчетные
схемы
механической
части
электропривода
.
Приведенное
механическое
звено
.
Уравнение
движения
электропривода
и
его
анализ
.
Контрольные
вопросы
1.
Назовите
основные
категории
моментов
сопротивления
статической
нагрузки
и
поясните
различие
между
ними
.
2.
Дайте
определение
механической
характеристики
электродвигателя
и
рабочей
машины
.
Назовите
их
основные
категории
.
3.
Что
такое
жесткость
механической
характеристики
и
как
её
определить
?
4.
Как
определить
параметры
установившегося
движения
электропривода
?
5.
Что
понимается
под
статической
устойчивостью
электропривода
?
6.
Исходя
из
каких
условий
моменты
сопротивления
и
инерции
приводятся
к
валу
электродвигателя
в
системе
"
электродвигатель
-
рабочая
машина
"?
Напишите
формулы
приведения
.
7.
Как
изменится
приведенный
к
валу
двигателя
момент
сопротивления
,
если
уменьшить
передаточное
число
редуктора
? h
8.
Как
изменится
приведенный
к
валу
двигателя
момент
инерции
,
если
увеличить
передаточное
число
редуктора
?
9.
Напишите
уравнение
движения
электропривода
с
постоянным
моментом
инерции
и
проведите
его
анализ
.
10.
На
какие
свойства
электропривода
влияет
величина
приведенного
момента
инерции
?
1.2.
Электромеханические
свойства
двигателей
Область
применения
электродвигателей
постоянного
(
ДПТ
)
и
переменного
тока
,
их
преимущества
и
недостатки
.
Электромеханические
свойства
двигателей
постоянного
и
переменного
тока
,
6
уравнения
их
механических
и
электромеханических
характеристик
.
Естественные
и
искусственные
характеристики
,
их
расчет
и
построение
.
Способы
пуска
электродвигателей
.
Тормозные
режимы
работы
электродвигателей
.
Основные
показатели
регулирования
скорости
электропривода
.
Основные
способы
регулирования
скорости
электродвигателей
постоянного
и
переменного
тока
.
Контрольные
вопросы
1.
Дайте
определение
электромеханической
характеристики
электродвигателя
.
2.
Дайте
определение
естественной
и
искусственной
механических
характеристик
электродвигателей
.
3.
Напишите
основные
соотношения
между
параметрами
ДПТ
независимого
возбуждения
,
которые
необходимы
для
вывода
уравнений
электромеханической
и
механической
характеристик
.
Сделайте
анализ
полученных
уравнений
.
4.
Назовите
основные
режимы
работы
ДПТ
независимого
возбуждения
.
5.
В
каких
квадрантах
координатной
плоскости
ω
,
М
изображаются
механические
характеристики
ДПТ
независимого
возбуждения
,
соответствующие
основным
режимам
работы
?
Изобразите
их
.
6.
Какие
причины
и
как
влияют
на
модуль
жесткости
механических
характеристик
ДПТ
независимого
возбуждения
?
7.
Начертите
механические
характеристики
ДПТ
независимого
возбуждения
при
уменьшении
магнитного
потока
,
величины
приложенного
к
якорю
напряжения
?
8.
Какими
физическими
причинами
объясняется
различие
в
форме
естественных
механических
характеристик
ДПТ
при
независимом
и
последовательном
возбуждении
?
9.
Почему
для
ДПТ
последовательного
возбуждения
невозможен
режим
генераторного
торможения
?
10.
Как
построить
естественную
механическую
характеристику
ДПТ
последовательного
возбуждения
?
11.
Каковы
основные
способы
пуска
ДПТ
?
Как
производят
расчет
пускового
реостата
?
12.
Каковы
условия
самовозбуждения
ДПТ
последовательного
возбуждения
в
режиме
динамического
торможения
?
13.
Назовите
основные
способы
регулирования
скорости
ДПТ
,
отметьте
их
достоинства
и
недостатки
.
14.
Начертите
схему
замещения
асинхронного
электродвигателя
(
АД
)
и
назовите
основные
допущения
,
принятые
при
выводе
уравнений
электромеханической
и
механической
характеристик
.
15.
Начертите
электромеханическую
характеристику
АД
и
назовите
ее
характерные
точки
.
16.
Начертите
механическую
характеристику
АД
и
назовите
ее
характерные
точки
.
17.
Назовите
основные
способы
построения
естественной
механической
7
характеристики
АД
.
18.
В
каких
диапазонах
изменяется
скольжение
АД
в
двигательном
режиме
,
в
режиме
генераторного
и
динамического
торможения
,
в
режиме
торможения
противовключением
?
19.
Что
такое
перегрузочная
способность
АД
,
какова
ее
зависимость
от
величины
напряжения
питающей
сети
?
20.
Как
изменится
форма
механической
характеристики
АД
при
увеличении
активного
сопротивления
:
а
)
в
цепи
ротора
;
б
)
в
цепи
статора
;
в
)
при
уменьшении
напряжения
питающей
сети
?
21.
Как
осуществить
режим
динамического
торможения
АД
?
Основные
схемы
включения
статорных
обмоток
.
22.
Как
изменится
форма
механической
характеристики
АД
в
режиме
динамического
торможения
при
увеличении
активного
сопротивления
:
а
)
в
цепи
ротора
;
б
)
в
цепи
статора
?
23.
Каким
образом
распределяется
энергия
при
работе
электродвигателя
в
режимах
торможения
(
генераторном
,
динамическом
и
противовключением
)?
24.
Каковы
достоинства
и
недостатки
способа
пуска
АД
непосредственным
включением
в
сеть
?
25.
Перечислите
способы
уменьшения
пускового
тока
АД
с
короткозамкнутым
ротором
.
Каков
их
общий
недостаток
?
26.
Дайте
оценку
способу
регулирования
угловой
скорости
ДПТ
изменением
сопротивления
в
цепи
якоря
.
Приведите
схемы
включения
и
механические
характеристики
.
27.
Дайте
оценку
способу
регулирования
угловой
скорости
ДЛТ
изменением
потока
возбуждения
.
Приведите
схемы
включения
и
соответствующие
электромеханические
и
механические
характеристики
.
28.
Дайте
оценку
способу
регулирования
угловой
скорости
ДПТ
изменением
подводимого
к
якорю
напряжения
.
Приведите
основные
схемы
включения
и
механические
характеристики
.
29.
Перечислите
основные
способы
регулирования
скорости
АД
.
30.
Механические
характеристики
,
преимущества
и
недостатки
при
регулировании
угловой
скорости
АД
с
фазным
ротором
:
а
)
введением
резисторов
в
цепь
ротора
;
б
)
изменением
питающего
напряжения
.
31.
В
чем
заключается
принцип
регулирования
скорости
АД
путем
изменения
числа
пар
полюсов
?
Приведите
наиболее
часто
встречаемые
на
практике
схемы
переключения
статорной
обмотки
и
получаемые
при
этом
механические
характеристики
.
32.
Напишите
уравнение
основного
закона
изменения
напряжения
при
частотном
регулировании
скорости
АД
(
формула
Костенко
).
Проведите
его
анализ
при
постоянном
и
вентиляторном
моментах
нагрузки
.
1.3.
Переходные
процессы
в
электроприводе
Общие
сведения
.
Причины
возникновения
переходных
процессов
.
Виды
переходных
процессов
в
электроприводе
.
8
Механические
переходные
процессы
в
электроприводе
с
постоянным
динамическим
моментом
,
с
динамическим
моментом
линейно
и
нелинейно
зависящим
от
скорости
.
Электромеханические
переходные
процессы
в
электроприводе
с
учетом
электромагнитной
инерции
двигателя
.
Энергетические
показатели
работы
электропривода
в
переходных
режимах
.
Контрольные
вопросы
1.
Каковы
внешние
и
внутренние
причины
,
вызывающие
переходные
процессы
в
электроприводе
?
2.
В
чем
заключается
принципиальное
различие
между
механическими
и
электромеханическими
переходными
процессами
?
3.
Что
такое
электромеханическая
постоянная
времени
,
ее
физический
смысл
и
способы
определения
?
4.
Что
такое
электромагнитная
постоянная
,
ее
физический
смысл
?
5.
Как
изменится
величина
электромеханической
постоянной
при
увеличении
:
а
)
модуля
жесткости
механической
характеристики
;
б
)
момента
инерции
;
в
)
дополнительного
сопротивления
в
цепи
якоря
?
6.
Начертите
кривые
изменения
скорости
,
момента
и
тока
переходного
процесса
при
пуске
электропривода
с
линейными
механическими
характеристиками
электродвигателя
и
рабочей
машины
.
7.
В
чем
заключается
сущность
метода
площадей
,
используемого
для
определения
времени
протекания
переходных
процессов
?
8.
Как
повлияет
на
продолжительность
пуска
электропривода
увеличение
передаточного
числа
редуктора
?
9.
Как
повлияет
на
продолжительность
пуска
асинхронного
электропривода
снижение
напряжения
питающей
сети
?
10.
Как
определить
потери
энергии
при
пуске
,
генераторном
и
динамическом
торможении
,
торможении
противовключением
?
11.
В
чем
заключается
разница
между
статической
и
динамической
механической
характеристиками
электродвигателя
?
12.
Назовите
способы
уменьшения
потерь
энергии
в
электроприводах
в
переходных
режимах
.
13.
Как
повлияет
на
величину
потерь
энергии
при
пуске
снижение
напряжения
питающей
сети
?
14.
В
каком
соотношении
находятся
потери
энергии
при
пуске
двухскоростного
АД
до
максимальной
скорости
в
одну
ступень
и
в
две
ступени
?
1.4.
Выбор
электродвигателей
по
мощности
Общие
сведения
.
Нагрев
и
охлаждение
электродвигателей
.
Номинальные
режимы
работы
двигателей
.
Нагрузочные
диаграммы
электропривода
.
Выбор
двигателей
по
мощности
при
продолжительном
,
кратковременном
,
повторно
-
кратковременном
и
перемежающемся
режимах
работы
.
Проверка
электродвигателей
по
механическим
свойствам
(
по
пуску
и
перегрузочной
способности
).
9
Контрольные
вопросы
1.
Чем
определяется
допустимый
нагрев
электродвигателя
?
2.
Назовите
основные
допущения
при
выводе
уравнений
нагрева
и
охлаждения
электродвигателя
.
3.
Напишите
уравнение
теплового
баланса
для
работающего
электродвигателя
.
4.
Что
такое
коэффициент
ухудшения
условий
охлаждения
,
его
физический
смысл
?
5.
Что
такое
постоянная
времени
нагрева
,
ее
физический
смысл
и
способы
определения
?
6.
Чем
объясняется
,
что
у
самовентилируемых
электродвигателей
постоянная
времени
нагрева
значительно
меньше
постоянной
времени
охлаждения
?
7.
Как
изменится
постоянная
времени
нагрева
электродвигателя
при
увеличении
нагрузки
навалу
?
8.
Как
влияет
температура
окружающей
среды
на
допустимую
нагрузку
электродвигателя
?
9.
Напишите
в
общем
виде
уравнения
нагрева
и
охлаждения
электродвигателя
.
10.
Какие
номинальные
режимы
работы
электроприводов
предусмотрены
ГОСТ
183-74?
11.
Что
представляют
собой
нагрузочная
диаграмма
рабочей
машины
и
нагрузочная
диаграмма
электродвигателя
?
В
чем
их
различие
?
12.
Назовите
методы
выбора
электродвигателей
по
мощности
при
продолжительном
режиме
работы
с
переменной
нагрузкой
.
13.
В
чем
состоит
особенность
метода
эквивалентных
величин
при
выборе
электродвигателя
по
мощности
?
В
каких
случаях
этот
метод
неприменим
?
14.
Что
такое
коэффициенты
термической
и
механической
перегрузки
?
15.
Как
выбирают
по
мощности
электродвигатель
,
предназначенный
для
продолжительного
режима
(S1),
при
работе
в
кратковременном
режиме
(S2)?
16.
Что
такое
ПВ
и
ПН
?
17.
Как
выбирают
по
мощности
электродвигатель
,
предназначенный
для
продолжительного
режима
(S1),
при
работе
в
повторно
-
кратковременном
режиме
(S3)?
18.
Как
выбирают
по
мощности
электродвигатель
,
предназначенный
для
повторно
-
кратковременного
режима
(S3),
при
работе
в
данном
режиме
?
19.
Как
изменится
допустимое
число
включений
в
час
АД
с
короткозамкнутым
ротором
при
увеличении
нагрузки
на
валу
?
20.
Как
проверить
выбранный
по
нагреву
АД
на
возможность
запуска
и
статическую
устойчивость
работы
с
учетом
возможного
снижения
напряжения
питающей
сети
?
10
Раздел
2.
Системы
автоматического
управления
Электроприводами
2.1.
Общие
сведения
Общие
сведения
.
Понятие
о
регулировании
координат
электропривода
.
Общие
принципы
построения
систем
управления
электроприводами
.
Разомкнутые
и
замкнутые
системы
автоматического
управления
.
Обратные
связи
по
скорости
,
току
,
напряжению
и
т
.
д
.
Аналоговые
и
дискретные
элементы
и
устройства
управления
электроприводами
.
Микропроцессорные
средства
управления
электроприводами
.
Контрольные
вопросы
1.
Что
в
теории
электропривода
понимается
под
его
координатами
?
2.
Что
означает
регулирование
координат
электропривода
?
3.
Назовите
основные
показателя
,
характеризующие
способы
'
регулирования
угловой
скорости
электропривода
.
4.
В
чем
заключается
необходимость
регулирования
момента
(
тока
)
электродвигателя
?
5.
В
каких
случаях
возникает
необходимость
регулирования
положения
электропривода
?
6.
Какие
системы
управления
электроприводами
называются
неавтоматизированными
и
автоматизированными
?
7.
Назовите
основные
принципы
построения
замкнутых
систем
регулируемого
электропривода
.
8.
В
чем
заключается
различие
между
разомкнутыми
и
замкнутыми
системами
управления
электроприводами
?
9.
Какие
виды
обратных
связей
вам
известны
?
10.
Какие
аналоговые
элементы
применяются
в
замкнутых
системах
управления
электроприводами
?
11.
Какие
дискретные
элементы
применяются
в
замкнутых
системах
управления
электроприводами
?
12.
Что
такое
микропроцессор
,
микроЭВМ
и
микропроцессорная
система
управления
?
2.2.
Разомкнутые
системы
автоматического
управления
электроприводами
Принципы
автоматического
управления
пуском
и
торможением
электродвигателей
в
разомкнутых
контактно
-
релейных
системах
.
Типовые
узлы
контактно
-
релейных
схем
управления
пуском
и
торможением
электродвигателей
постоянного
и
переменного
тока
.
Типовые
схемы
разомкнутых
систем
управления
электроприводами
постоянного
и
переменного
тока
.