Шпаргалка по "Теории электропривода"

На рис.2.41 приведены  ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого оптимизированного контура тока при различных коэффициентах настройки . Из этого рисунка следует, что при стандартном значении =2 запас по фазе = 63°. Уменьшение значения по сравнению со стандартным снижает запас по фазе и, следовательно, повышает перерегулирование. Например, при = 1 =45° время переходного процесса уменьшается, а перерегулирование возрастает. При увеличении запас по фазе возрастает. Так при =4 запас по фазе = 81°, время переходного процесса увеличивается до , а переходный процесс становится апериодическим. Графики переходных процессов в контуре тока при различных значениям показаны на рис.2 .44.

 

Рис. 2.44

 

Замкнутый оптимизированный контур    тока имеет   передаточную функцию

 

, (2.7.25)

где:

- характеристический полином передаточной  функции контура, настроенного на МО.

Передаточная функция  по сигналу ошибки регулирования  тока

, (2.7.26)

Числитель этой передаточной функции содержит сомножителем оператор р в первой степени. Следовательно, контур тока имеет астатизм первого порядка относительно сигнала задания тока.

При ступенчатом сигнале UзТ установившаяся ошибка регулирования тока, так как при стремится к нулю, т.е. в установившемся режиме .

Коэффициент обратной связи  по току рассчитывается из соотношения

где: 

- для серийных операционных усилителей с учетом возможных перерегулирований.

 максимально допустимый ток якоря.

26. Общие требования к АЭП, последовательность  проектирования.

Проектирование электропривода в общем случае представляет собой  сложную задачу, успешное решение которой зависит от правильного выбора всех его составляющих. Расчёт системы управления (СУ) является отдельным этапом проектирования и после её выбора на основании технико-экономических расчётов определяются её параметры, выбираются обратные связи и определяются их коэффициенты усиления, выбираются датчики, регуляторы и остальные устройства управления.

Этап проектирования СУ включает в себя также формирование электромеханических (механических) характеристик электропривода (ЭП) с замкнутой СУ, формирование динамических характеристик ЭП, разработку принципиальной схемы управления, схем электрических соединений и подключений.

При проектировании СУ ЭП особое место занимает анализ динамических режимов, который позволяет определить временные зависимости координат  электропривода, время и характер протекания переходных процессов в отношении соответствия их технологическому режиму работы механизма; оценить допустимость возникающих в динамических режимах значений момента, ускорения, тока, которые определяют механические и электрические перегрузки в ЭП; произвести правильный выбор мощности двигателя и аппаратуры управления.

27. АЭП механизмов крана, общие  требования. Выбор мощности электродвигателей  механизмов крана. Типовые АЭП крановых механизмов.

На промышленных предприятиях наиболее распространенным и универсальным подъемно-транспортным устройством является кран, основным механизмом которого является механизм подъема, который снабжается индивидуальным электроприводом.

Основные механизмы  таких установок, как правило, имеют  реверсивный электропривод, рассчитанный для работы в повторно-кратковременном режиме. В каждом рабочем цикле имеют место неустановившиеся режимы работы электропривода: пуски, реверсы, торможения, оказывающие существенное влияние на производительность механизма, на КПД установки и на ряд других факторов. Все эти условия предъявляют к электроприводу сложные требования в отношении надежности и безопасности. От технического совершенства электроприводов в значительной степени зависят производительность, надежность работы, простота обслуживания. Кран позволяет избавить рабочих от физически тяжелой работы, уменьшить дефицит рабочих в производствах, отличающихся тяжелыми условиями труда.

Выбор электродвигателем  включает три независимые операции, а именно: выбор вида электродвигателя, выбор его конструктивно-монтажного исполнения и выбор конкретного исполнения, обеспечивающего выполнение заданного режима.

При выборе системы управления на основе заданного диапазона регулирования, значений и характера статической нагрузки, а также других факторов одновременно выбирается тип кранового электродвигателя.

Электродвигатель принятого  типа выбирается по каталогу технических  данных электродвигателей по статической мощности с учетом величины относительной продолжительности включения. В том случае, когда фактическое значение относительной продолжительности включения, при котором будет работать механизм, не соответствует указанному в каталоге номинальному значению ПВ_ном, статическую мощность пересчитывают на ближайшую номинальную величину ПВ и по ней производят выбор двигателя.

По выбранному электродвигателю уточняются частота его вращения и общее необходимое передаточное число. Для двигателей переменного  тока лдв принимается равным частоте  вращения при номинальной нагрузке.

Выбор номинальной частоты вращения электродвигателя зависит во многом от характера использования двигателя и конструктивных возможностей кинематической схемы передачи между двигателем и рабочим органом. При подборе электродвигателя для имеющегося кранового механизма номинальная частота вращения, об/мин, выбирается по формуле:

Проверка электродвигателя на нагрев производится по среднеквадратичной мощности. Для этого определяют моменты, которые двигатель развивает  в периоды установившегося движения при работе с разными грузами; средний пусковой момент двигателя во время пуска; время пуска, время установившегося движения и среднеквадратичный момент, эквивалентный по нагреву действительной переменной по величине нагрузке.

При расчете механизмов кранов общего назначения, работающих в различных условиях эксплуатации, допускается принять график загрузки механизма, лишь приближенно отражающий возможную загрузку. Высота подъема и опускания груза в разных случаях может быть различной. Поэтому при определении среднеквадратичного момента высоту подъема и опускания обычно принимают равной максимальной высоте подъема Н, вследствие чего время установившегося движения в разных случаях принимается постоянным.

Типовые АЭП  крановых механизмов

№ схемы	Электропривод	Механизм, где используется электропривод	Краткое пояснение к  работе электропривода		Управление
1     2     3	Асинхронный короткозамкнутый двигатель Дсийхронный двухскоростной двигтель Асинхронный двигатель с фазным   ротором	Механизмы передвижения и подъема легкого Л и среднего С режимов работы на талях, тельферах, мостовых и строительных кранах	-		Релейно-контакторное с кнопочными станциями. Силовые контроллеры
4       5	Асинхронный двигатель с фазным ротором и вихревым генератором Двухдвигательный электропривод с суммированием характеристик	Механизмы подъема легкого Л, среднего С и тяжелого Т режимов работы  мостовых, грейферных и других кранов	Жесткие характеристики подъема и спуска грузов получаются суммированием характеристик двух машин, работающих в разных режимах 1		Силовые или магнитные контроллеры
6       7       8     7	Асинхронный двигатель с электрогидравлическим толкателем Асинхронный двигатель с фазным ротором и тиристор-ным управлением Асинхрриный двигатель с фазным ротором и дроссельным управлением	Подъемные механизмы легкого Л, среднего С и тяжелого Т режимов работы автомобильных, строительных, мостовых и других кранов	В схеме 6 используется принцип суммирования характеристик асинхронного двигателя и механического тормоза; в схеме 7 - принцип импульсного регулирования сопротивления в цепи ротора; в схеме 8 - принцип регулирования напряжения статора при несимметричном включении		Силовые или магнитные контроллеры
9,10     11     12	Электропривод постоянного тока с двигателями последовательного возбуждения Двигатель постоянного тока независимого возбуждения Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения	Механизмы среднего С, тяжелого Т и весьма тяжелого ВТ режимов работы мостовых, грейферных, козловых и портальных кранов главным образом машиностроительных и металлургических заводов; схема для механизмов передвижения и подъема; схема 10 — только для подъема; схемы 11, 12— главным образом для механизмов передвижения		Приведенное на схеме 10 параллельное включение якоря двигателя и обмотки возбуждения позволяет получить жесткие характеристики при спуске грузов	Силовые или магнитные контроллеры
13             14	Схема Г — Д простая, с двух обмоточным или трехоб- моточным генератором, с различными управляющими возбудителями Система электропривода управляемый преобразователь—двигатель	Механизмы передвижения и подъема среднего С, тяжелого Т и весьма тяжелого ВТ режимов работы мостовых, козловых, портальных кранов металлургических заводов, рудных и угольных перегружателей и т. д.		В схеме 14 используются вентильные преобразователи	Командоконтроллеры в цепях усилителей

 

 

 

28. АЭП экскаваторов, общие требования. Выбор мощности электродвигателей  механизмов экскаваторов.

Экскаватор является машиной, работающей в весьма тяжелых  условиях с резкопеременной нагрузкой, тряской всего оборудования, при значительных изменениях температуры и влажности, большой запыленности. Поэтому к его механическому и электрическому оборудованию предъявляются жесткие требования по вибростойкости, допустимому числу включений, гарантийному сроку безотказной работы. Требования к статическим и динамическим характеристикам электроприводов механизмов экскаваторов различны.

Отметим, например, что  механизм поворота экскаватора-лопаты, обладающий значительным приведенным моментом инерции, в несколько раз превышающим момент инерции двигателя, работает исключительно в переходных процессах пуска, реверса и торможения. Вследствие большого числа звеньев в кинематической цепи у механизма имеются значительные люфты в передачах, а также зазоры в креплениях рабочего оборудования. Основным требованием к электроприводу этого механизма является обеспечение плавности протекания переходных процессов при отработке заданного угла поворота в минимально возможное время с ограниченным ускорением.

Механизм подъема работает в условиях резко переменной нагрузки, нередко значительно превышающей номинальную. В отдельных случаях нагрузка может быть настолько велика, что возникает опасность разрушения отдельных звеньев механической передачи. В еще более тяжелых условиях находится механизм напора экскаватора-лопаты, так как он работает на упор. Правда, для облегчения условий работы р его кинематической цепи имеется муфта предельного момента, которая, проскальзывая, сглаживает удары в механическом оборудовании, защищая его от разрушений.

Таким образом, к электроприводу механизмов подъема и напора предъявляется  требование ограничения момента  электропривода допустимыми пределами  в статических и динамических режимах работы. Система управления приводом должна иметь высокое быстродействие, с тем чтобы обеспечить ограничение момента в динамических режимах работы, так как в этих случаях возможны перегрузки механизма, значительно отличающиеся от статических.

Кроме этих требований, система  управления электроприводом должна быть простой и надежной, так как в конечном счете производительность экскаватора определяется не только продолжительностью времени цикла, но и бесперебойной его работой. Система электропривода должна обеспечить необходимый при работе диапазон регулирования скорости, а также удержание порожнего и груженого ковша за счет электрического торможения.

Ограничение момента  привода допустимыми значениями осуществляется путем создания специальной  механической характеристики двигателя. Форма этой характеристики должна быть такой, чтобы при рабочих нагрузках обеспечивалась высокая производительность механизма с последующим ограничением момента допустимыми значениями

Приступая к выбору характеристик  электроприводов основных, механизмов экскаваторов, необходимо учитывать особенности каждого из них в отношении требуемого коэффициента заполнения статической характеристики. Рассматривая, например, электропривод подъема экскаватора- лопаты, отмечаем, что последний выполняет две функции: копание, а также подъем и спуск ковша. Поэтому характеристика электропривода должна иметь такую жесткость в рабочей зоне, чтобы машинист мог своевременно предупредить нежелательное стопорение механизма. Что касается привода подъема у экскаваторов типа драглайн, то здесь механизм подъема совершает в чистом виде операцию подъема и спуска ковша в воздухе, поэтому для обеспечения высокой производительности этого механизма необходима экскаваторная характеристика с большим коэффициентом заполнения около 0,8—0,9. У обоих типов экскаваторов механизм подъема должен иметь ограничение момента.

Привод напора у экскаватора-лопаты должен обладать мягкой характеристикой, так как работает на упор и, несмотря на наличие муфты предельного момента, может, создавать резкие перегрузки привода подъема. Привод тяги у экскаваторов типа драглайн также должен иметь мягкую характеристику с ограничением момента, так как в основном осуществляет операцию копания.

Механизм поворота экскаваторов-драглайнов и экскаваторов-лопат работает в основном в переходных .процессах. Статическая характеристика электропривода в известной степени определяет и качество переходного процесса, поэтому для облегчения' постоянства ускорения статическая характеристика привода поворота должна иметь максимальное заполнение.

Большое значение при конструировании электроприводов экскаватора имеет обеспечение торможения механизма при установке командоконтроллера в нулевое положение. Указанный режим возникает, например, при необходимости обеспечить удержание пустого или груженого ковша в поднятом состоянии.

Электропривод механизмов тяги и напора при установке командоконтроллеров  в нулевое положение также должен иметь относительно жесткую характеристику при малой скорости двигателя. Это условие можно пояснить, если обратиться, например, к рабочему режиму механизма тяги. При застопоренном механизме подъема ковш может быть подтянут в сторону стрелы тяговым канатом, а затем отпущен при установке командоконтроллера в нулевое положение. Отсутствие тормозного момента могло бы привести к качаниям ковша и ударам по стреле и вантам.

Весьма существенным при проектировании электроприводов, особенно мощных экскаваторов, является ограничение возможных ударов в кинематической цепи, вызванных наличием люфтов в редукторах, муфтах и т. д., а также слабины канатов.