🗊Презентация Курс лекций. Электрический привод

Введение 1.1.Определение понятия «Электрический привод» Электропривод ­ это управляемая электромеханическая система. Ее назначение ­ преобразовывать электрическую энергию в механическую и обратно и управлять этим процессом. Электропривод имеет два канала ­ силовой и информационный (рисунок 1.1). По первому каналу транспортируется преобразуемая энергия, по второму каналу осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей. Силовой канал состоит из двух частей ­ электрической и механической и обязательно содержит связующее звено ­ электромеханический преобразователь.

Рисунок 1.1. Общая структура электропривода

1.2. Состав и функции электропривода

Система «Тиристорный преобразователь-двигатель» Основным типом преобразователей, применяемых в регулируемых ЭП постоянного тока, являются полупроводниковые статические преобразователи (транзисторные и тиристорные). Они представляют собой управляемые реверсивные или нереверсивные выпрямители, собранные по нулевой или мостовой однофазной или трехфазной схемам. Силовые транзисторы, применяются в основном для импульсного регулирования напряжения в ЭП небольшой мощности. Принцип действия, свойства и характеристики системы ТП - Д рассмотрим на примере схемы, приведенной на рис. 2.

Управляемый выпрямитель (преобразователь) включает в себя согласующий трансформатор Т, имеющий две вторичные обмотки, два тиристора VS1 и VS2, сглаживающий реактор с индуктивностью L и систему импульсно-фазового управления СИФУ. Обмотка возбуждения двигателя ОВМ питается от своего источника. Управляемый выпрямитель (преобразователь) включает в себя согласующий трансформатор Т, имеющий две вторичные обмотки, два тиристора VS1 и VS2, сглаживающий реактор с индуктивностью L и систему импульсно-фазового управления СИФУ. Обмотка возбуждения двигателя ОВМ питается от своего источника. Выпрямитель обеспечивает регулирование напряжения на двигателе за счет изменения среднего значения своей ЭДС ЕП. Это достигается с помощью СИФУ, которая по сигналу UУ изменяет угол управления тиристорами α (угол задержки открытия тиристоров VS1 и VS2 относительно момента, когда потенциал на их анодах становится положительным по сравнению с потенциалом на катоде). Когда α = 0, т.е. тиристоры VS1 и VS2 получают импульсы управления Uα от СИФУ в указанный момент, преобразователь осуществляет двухполупериодное выпрямление и на якорь двигателя подается полное напряжение. Если с помощью СИФУ подача импульсов управления на тиристоры VS1 и VS2 происходит со сдвигом (задержкой) на угол α ≠ 0, то ЭДС преобразователя снижается, а следовательно, уменьшается среднее напряжение, подводимое к двигателю.

Зависимость среднего значения ЭДС многофазного преобразователя от угла управления тиристорами а имеет вид: Зависимость среднего значения ЭДС многофазного преобразователя от угла управления тиристорами а имеет вид: (1) где m - число фаз; Е - амплитудное значение ЭДС преобразователя; ЕСР0 - ЭДС преобразователя при α = 0. Для уменьшения вредного влияния пульсации тока в цель якоря обычно включается сглаживающий реактор, индуктивность L которого выбирается в зависимости от допустимого уровня пульсации тока. Уравнения для электромеханической и механической характеристик двигателя: (2) (3) где - эквивалентное сопротивление преобразователя; xT, RT - соответственно приведенные ко вторичной обмотке индуктивное сопротивление рассеяния и активное сопротивление обмоток трансформатора; RL - активное сопротивление сглаживающего реактора.

В заштрихованной области двигатель работает в режиме прерывистого тока, что определяет заметное изменение (уменьшение) жесткости характеристик. Вследствие односторонней проводимости преобразователя характеристики располагаются только в первом (1 ...3 при α = 0; 30, 60°) и четвертом (4...7 при α = 90, 120, 150, 180°) квадрантах. Меньшим углам управления соответствует большая ЕП и, следовательно, более высокая скорость двигателя; при α = π/2 ЭДС УВ ЕП = 0 и двигатель работает в режиме динамического торможения. В заштрихованной области двигатель работает в режиме прерывистого тока, что определяет заметное изменение (уменьшение) жесткости характеристик. Вследствие односторонней проводимости преобразователя характеристики располагаются только в первом (1 ...3 при α = 0; 30, 60°) и четвертом (4...7 при α = 90, 120, 150, 180°) квадрантах. Меньшим углам управления соответствует большая ЕП и, следовательно, более высокая скорость двигателя; при α = π/2 ЭДС УВ ЕП = 0 и двигатель работает в режиме динамического торможения. На рис. 3 приведена схема ЭП с трехфазным мостовым нереверсивным УB.

Рисунок 3 Рисунок 3

Для получения характеристик двигателя во всех четырех квадрантах используются реверсивные управляемые выпрямители, которые состоят из двух нереверсивных выпрямителей, например с нулевым выводом рис. 4. Для получения характеристик двигателя во всех четырех квадрантах используются реверсивные управляемые выпрямители, которые состоят из двух нереверсивных выпрямителей, например с нулевым выводом рис. 4.

Реверсивными называются преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения и тока в нагрузке. Реверсивными называются преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения и тока в нагрузке. В реверсивных УВ используются два основных принципа управления комплектами вентилей: совместное и раздельное. Совместное управление предусматривает подачу от системы импульсно-фазового управления тиристорами импульсов управления Uα одновременно на тиристоры обоих комплектов – VS1, VS3, VS5 (катодная группа) и VS2, VS4, VS6 (анодная группа). При этом за счет наличия угла сдвига между импульсами управления двух комплектов тиристоров, близкого к π, один из них работает в выпрямительном режиме и проводит ток, а другой, работая в инверторном режиме, ток не проводит. Для обеспечения такого управления между средними значениями ЭДС выпрямителя и инвертора должно существовать соотношение , однако за счет разности мгновенных значений ЭДС между комплектами тиристоров протекает так называемый уравнительный ток. Для его ограничения в схеме, приведенной на рис. 4, а, предусмотрены уравнительные реакторы L1 и L2.

7.Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов

Задание 1. Определить значения приведенных моментов J и Мс при подъеме груза (рисунок 1), если известно: Jд=3,2 кгм2; Jр.о.=3,6 кгм2; передаточное число редуктора р=0,96; КПД исполнительного органа (барабана) Б=0,94; угловая скорость двигателя ω=112 рад/с; скорость подъема груза v=0,2 м/с; масса груза m=1000 кг. Задание 1. Определить значения приведенных моментов J и Мс при подъеме груза (рисунок 1), если известно: Jд=3,2 кгм2; Jр.о.=3,6 кгм2; передаточное число редуктора р=0,96; КПД исполнительного органа (барабана) Б=0,94; угловая скорость двигателя ω=112 рад/с; скорость подъема груза v=0,2 м/с; масса груза m=1000 кг. Пояснение. Приведенный статический момент: Приведенный момент инерции J: