Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 166
Скачиваний: 2
о с н о в ы
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Допущено Министерством высшего и среднего спе* циальпого образования СССР в каце^^е ’учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по спе циальности «Электропривод и автоматизация про* мышлепных установок».
«Э Н Е Р Г И Я » М0|КВДл1974
6112.1.081
075 УДК 62-83(075.8)
Книга. выпущена к 70-летию Московского ордена Ленина энергетического института
Авторы: М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шинянский.
- * |
»■’ |
ЧИТАЛЬ -о * ЛА
Основы автоматизированного электропривода. 075 Учеб, пособие для вузов. М., «Энергия», 1974.
568 с. с нл.
На обороте титульного листа авт.: М. Г. Чплпкпи, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шнияпскнй.
Клнга представляет собой учебное пособие, в котором изло жены основные положения теории электропривода, установив
шиеся |
режимы и переходные процессы, выбор электродвигателей |
н т. д. |
Материал книги может быть полезен не только студентам |
указанной специальности, но и инженерно-техническому персо
налу, работающему в области автоматизированного электропри вода.
Книга наппсана для студентов специальности 0628 «Электро привод и автоматизация промышленных установок» в соответствии
с программой курса «Теория электропривода».
6П2.1.081
© Издательство «Энергия», 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая читателю книга представляет собой учебное пособие, написанное в соответствии с програм мой курса «Теория электропривода» для студентов спе циальности «Электропривод и автоматизация промыш ленных установок». В книге изложены все вопросы, содержащиеся в программе, однако авторы посчитали целесообразным в некоторых случаях изменить после довательность изложепия материала. Авторы полагают, что их поиск в этом направлении будет учтен при кор ректировании программ.
Развитие автоматизированного электропривода выдви гает все новые задачи в его теории и практическом приме нении. Интенсификация производственных процессов, свя занная с широким внедрением автоматизированных элек троприводов, требует тщательного анализа не только их установившихся режимов, но и переходных процессов. При этом приходится учитывать различные нелинейности, электромагнитные переходные процессы, упругие дефор мации механической .части электропривода и другие явления, наличию которых ранее не придавалось особого значения.
Одним из мощных рычагов в развитии автоматизи рованного электропривода является широкое применение
внем полупроводниковой техники. Ряд новых положений теории электропривода связан с применением полупро водниковых преобразователей для питания 'двигателей постоянного тока, с развитием частотных преобразова телей, питающих двигатели переменного тока, и т. п. Вновь выдвигаются для промышленного использования каскадные установки, в которых осуществляется преобра зование энергии скольжения с помощью управляемых вентилей.
Втеории автоматизированного электропривода совер шенно по-новому решается вопрос о переходных процессах
васинхронных и синхронных машинах с учетом электро
3
магнитных переходных процессов, которые существенно влияют на точность остановки электропривода, потери энергии н т. д. Велика роль упругих деформаций, которые возникают при расчете и работе электроприводов многих механизмов в машиностроении, металлургии, буровой технике ит. п. Много задач приходится решать инженерам, работающим в области автоматизированного электропри вода, в связи с широким внедрением полупроводниковой техники в системы управления электроприводами.
Все указанные задачи авторы пытались изложить в дайной книге. При этом, конечно, был сохранен тот фундаментальный материал теории и практики автомати зированного электропривода, который был создан трудами многих ученых н инженеров. Несколько устаревшие теоретические положения и практические рекомендации ранее изданных работ в данной книге заменены более современными материалами, отвечающими уровню раз вития науки и техники.
Авторы считают своим приятным долгом поблагодарить своих коллег — сотрудников кафедры «Электрооборудо вание промышленных предприятий» Московского энерге тического института — за большую помощь в работе и полезные советы, высказанные при обсуждении руко писи книги.
Улучшению содержания настоящего учебного пособия несомненно содействовали критические замечания рецен зентов — профессоров А. В. Башарина и А. С. Филатова, которым авторы выражают свою искреннюю признатель ность.
Весьма большую работу с рукописью книги выполнил ее редактор канд. техн. наук JI. Б. Масанднлов. Он также принимал участие в подборе материалов для гл. 7, § 11-5 п написал § 9-5.
Авторы будут признательны читателям за отзывы и замечания по подержанию настоящего учебного пособия, которые следует направлять в издательство «Энергия» по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб., 10.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Развитие народного хозяйства нашей страны непосред ственно связано с электрификацией, значение которой отмечено во многих исторических документах Коммунисти ческой партии Советского Союза и советского прави тельства. Электрификация всех отраслей народного хозяй ства приводит к облегчению труда рабочих и колхозников, к уничтожению существенного различия между трудом умственным и трудом физическим и т. д.
В своей речи на III Всероссийском съезде Российского Коммунистического Союза Молодежи 2 октября 1920 г. В. И. Ленин сказал: «Мы знаем, что коммунистического общества нельзя построить, если не возродить промыш ленности и земледелия, причем надо возродить их не по-старому. Надо возродить их на современной, по послед нему слову науки построенной, основе. Вы знаете, что этой основой является электричество, что только когда про изойдет электрификация всей страны-, всех отраслей промышленности и земледелия, когда вы эту задачу освоите, только тогда вы для себя сможете построить коммунистическое общество, которого не сможет построить старое поколение» [В. И. Ленин. Поли. собр. соч., т. 41,
сгр. 307].
Выполняя предначертания В. И. Ленина, наша страна за годы советской власти заняла по производству электри ческой энергии первое место в Европе и второе место
вмире. Создана мощная электротехническая промыш ленность, которая в состоянии обеспечить первоклассным электрооборудованием и электротехническими материа лами все наше непрерывно развивающееся народное хозяйство.
Внастоящее время основным средством для приведения
вдвижение рабочих машин является электрический двигатель. Механическая энергия электрических двига телей широко используется во всех отраслях народного хозяйства: для привода металлорежущих станков, про
5
катных стаиов; при добыче полезных ископаемых, транс портировке грузов и пассажиров; в системах водо- и воздухоснабжения; в сельском хозяйстве; испытательных уста новках и т. д.
Почти вся механическая энергия,, используемая в на родном хозяйстве, производится с помощью электромеха
нических устройств, |
питание |
которых |
осуществляется |
||||||
от |
источников электрической |
энергии. |
В |
соответствии |
|||||
с |
технологическим режимом |
работы |
производствеиных |
||||||
|
|
|
машин и механизмов должна из |
||||||
Злектрйчесная сеть |
|
меняться и их механическая мощ |
|||||||
1 1 |
1 |
ность. |
Поэтому в задачу электро |
||||||
---- |
|
||||||||
1 |
|
механического |
преобразователя |
||||||
|
|
входит управление потоком меха |
|||||||
V |
|
нической энергии, которое осуще |
|||||||
|
ствляется |
электрическими спосо |
|||||||
|
бами. |
|
|
|
|
|
|
||
|
г |
|
Электрическим приводом назы |
||||||
|
|
|
вается |
электромеханическое |
уст |
||||
|
|
|
ройство, |
предназначенное |
для |
||||
|
|
|
электрификации |
и |
автоматизации |
||||
|
Н |
|
рабочих процессов, состоящее из |
||||||
|
|
преобразовательного |
(1 — рис. |
||||||
|
I |
|
В-1), электродвигательиого (2), |
||||||
|
РО |
|
передаточного (о) и управляющего |
||||||
|
|
|
{4) устройств. |
От |
передаточного |
||||
Рис. В-1. Структурная |
устройства |
механическая энергия |
|||||||
схема автоматизирован |
передастся |
непосредственно |
рабо |
||||||
ного электропривода. |
|
чему органу РО производственного |
|||||||
|
|
|
механизма. Электропривод осуще |
ствляет преобразование электрической энергии в ме ханическую (возможен и обратный процесс) и обеспе чивает электрическое управление преобразованной энер гией в соответствии с ' технологическими требованиями к режимам работы рабочего органа РО производственного механизма.
В электроприводе применяются различные двигатели, отличающиеся по исполнению-, принципу действия, роду тока и т. п. Примеры используемых электродвигателей показаны на рис. В-2.
В простейшем варианте электропривод представляет собой двигатель, питаемый от сети и приводящий в дви жение с неизменной скоростью какой-либо механизм. При этом система управления может сводиться к обычпому
6
рубильнику пли пакетному выключателю, включающему двигатель в сеть.
В- современных электроприводах широко использу ется питание двигателя от сети через дополнительное преобразовательное устройство. Оно преобразует, напри мер, трехфазное напряжение промышленной сети в по стоянное напряжение или в напряжение также трех-
Рпс. В-2. Примеры двигателей, применяемых в электро приводах.
фазное, но другой величины, другой частоты. Примеры
некоторых |
преобразователей, |
нашедших |
применение |
в практике |
электроприводов, |
приведены на |
рис. В-3. |
В зависимости от способа передачи механической энергии от двигателей к рабочим органампроизводст венных машин электроприводы делятся на три основных типа: групповой, одиночный и многодвигательный привод.
Групповым называется привод, в котором один дви гатель приводит в движение с помощью трансмиссий или
7
передач группу рабочих машин или группу рабочих органов одной машины. Кинематическая цепь рабочих машин в таком приводе очень часто .оказывается сложной ■и громоздкой, а сам электропривод — неэкономичным. Групповой привод в настоящее время используется редко.
jupucmop/ibiu.
преобра.зовате/!ь
Рис. В-3. Примеры преобразователей, применяемых в электроприводах.
Одиночным называется привод, в котором двигатель приводит в движение только один рабочий орган машины.
Внастоящее время — это основной вид привода. По срав нению с групповым одиночный привод позволяет сущест венно упростить кинематическую цепь рабочей машины.
Вряде случаев двигатель конструктивно встроен в меха низм так, что образует с рабочим органом единое целое. Примерами электрифицированных рабочих органов могут
8
служить электродрель, электроталь, электрошпиндель, электрический челнок в ткацкой машине и т. п.
Многодвигательным называется привод, в котором рабочие органы одной машины приводятся в движение несколькими двигателями. Данное понятие объединяет в себе два типа приводов.
I тип — это совокупность одиночных приводов одной производственной машины, объединенных ее общим техно логическим назначением. Например, в металлорежущих станках необходимое для обработки детали движение по разным координатам обеспечивается одиночными при водами. ' Их взаимосвязь и согласованность в работе определяются технологическим процессом обработки. В со вокупности эти приводы можно назвать многодвигательиым приводом станка. Аналогично многодвигательный привод экскаватора объединяет три одиночных привода механизмов напора или тяги, подъема и поворота. Сле дует заметить, что как станок, так и экскаватор, кроме указанных выше, имеют и другие электроприводы: насо сов смазки и охлаждающей жидкости, вентиляторов, компрессора и т. п. Эти приводы не участвуют в создании рабочих движений машины, поэтому не включаются в понятие ее многодвигательного привода и рассматри ваются как вспомогательные электроприводы.
II тип многодвигательного привода характеризуется тем, что один и тот же рабочий орган • машины приво дится в движение несколькими двигателями. Необходи-' мость применения вместо одного нескольких двигателей на одном рабочем органе возникает часто по конструктив ным соображениям. Это позволяет в ряде случаев снизить усилия в рабочем органе, распределить пх в механизме более равномерно н симметрично, избежать перекосов и т. п. Так, многодвигательный привод длинного цепного конвейера по сравнению с однодвнгательным характери зуется более равномерной загрузкой н меньшим натяже нием тянущего органа — цепи. Для механизма поворота мощных'экскаваторов применяется привод с двумя и более двигателями.
Система управления — неотъемлемая часть электро привода, обеспечивающая необходимые ему статические и динамические свойства. По исполнению система управ ления представляет собой совокупность функционально связанных между собой электромагнитных, электромеха нических, полупроводниковых и подобных нм элементов.
9