 |
Общие сведения о проектировании электропривода
|
|
|
|
Факультет Турбины и двигатели
Базовая кафедра «Энергетика»
РЕФЕРАТ
По Введении в специальность
на тему:
Исследование, проектирование и конструирование в электроприводе
Реферат выполнил
студент 1-ого курса
очного отделения
Губайдуллин Фидан Ильфатович
Научный руководитель
Зюзев А. М
20.11. 2015
Югорск-2015
Исследование электропривода с шаговым электродвигателем
ШД являются электрическими машинами переменного тока, и относятся к классу синхронных двигателей. Они преобразуют командные импульсные сигналы в фиксированные углы поворота ротора или перемещение (линейные ШД). ШД работают от электронных коммутаторов, обеспечивающих переключения обмоток управления (ОУ) с заданной последовательностью и частотой. При этом угол поворота q2 соответствует числу переключений ОУ, направление поворота-порядку переключений, а частота вращения "n" (или угловая скорость со) - частоте переключений. Мощность ШД составляет от несколько ватт до 1кВт. По конструкции бывают; активные, реактивные и индуктивные. В л.р. рассматривался именно активный тип ШД. Принцип действия ШД Подавая на ОУ импульсы напряжения, получают поворот (вращение) ротора. Различают симметричную и не симметричную, однополярную, разнополярную коммутацию обмоток: - Симметричная - обеспечивает постоянство "Мcх" - синхронизирующего момента на всех тактах, за счет возбуждения одинакового числа ОУ (поток обмоток статора Фci = Var). - Не симметричная - когда нечетным и четным тактам соответствует возбуждения разного числа ОУ (Фсi = Var). - Однополярная коммутация ОУ - при однополярных импульсах. - Разнополярная коммутация ОУ - при разнополярных импульсах. Так же различают управление по кол-ву тактов переключения ОУ на один оборот вала ШД: 4-х, 8-ми кратные и т.д. Режим работы и характеристики ШД ШД работает устойчиво, если в процессе отработки угла θ1 не происходит потери шагов. Режимы работы ШД определяется в основном частотой управляющих импульсов fy. Различают следующие режимы: 1. Статический режим (fy=0), когда магнитное поле статора неподвижно; 2. Режим отработки единичных сигналов при низких fy; тогда скорость ротора ω = dθ2/dt в начале каждого шага равна нулю, т.е t3 < tш. 3. Установившийся режим работы ШД при fy = const, когда t3 > tш; средняя скорость ωср = const, хотя имеют место мгновенные колебания ω; 4. Переходные режимы (пуск, торможение, реверс, переход с одной скорости на другую и др.), кода fy = Var, ω = Var; при этом может быть пропущенная часть управляющих импульсов, хотя ω = ω y, где ω y - скорость поля статора. Здесь есть предельное значение " ω y пр", кода пуск (изменение скорости) происходит без пропуска шагов. Определяющими характеристиками ШД являются угловая и предельные характеристики двигателя. - Предельная - это характеристика показывающая предельное значение момента сопротивления Мет при данной fy, когда сохраняется синхронный режим работы ШД. Снижение Мех обусловлено демпфирующим влиянием ЭДС вращения и тем, что ЭДС самоиндукции в ОУ становиться соизмеримой с напряжением питания U. - Угловая - характеристика которое описывается уравнением: Мсх = Mcxm ' sinp(ql - q2) = Mcxm ' sinp θ Электроприводы с ШД В шаговых электроприводах (ЭП) заданное дискретными сигналами программы движение рабочего органа выполняется в виде суммы дискретных перемещений, реализуемых ШД. Для обеспечения необходимой точности отработки выбирается достаточно малая величина αш. САУ приводов с ШД строятся на дискретных элементах, работающих в ключевом режиме.
|
|
|
Общие сведения о проектировании электропривода
|
|
|
Обычно простые задачи проектирования имеют примерно следующие формулировки: взамен устаревшего электропривода данной установки разработать современный, с лучшими техническими и экономическими показателями; взамен нерегулируемого электропривода агрегата применить регулируемый; разработать электропривод, которым можно заменить импортный, не обеспеченный запасными элементами; разработать электропривод какой-либо уникальной установки – испытательного стенда, специального транспортера и т.п.
Все задачи проектирования совсем не простые, поскольку могут быть решены различными, в общем случае совсем не равноценными способами, а выбор одного решения, которое и будет затем реализовываться, должен быть сделан на основе ряда критериев при учете системы конкретных ограничений. Назовем основные этапы инженерного проектирования.
Формулировка задачи – первый этап проектирования. Это точное указание того, что есть и чем это не устраивает и что и в каком смысле должно стать лучше после реализации проекта. На этом этапе не нужны детали, нужны лишь самые главные черты объекта до и после проектирования. Если этот этап выполнен плохо, очень велика опасность, что весь дальнейший труд будет потрачен впустую.
Анализ задачи – второй этап проектирования – выявление всех существенных качественных и количественных признаков создаваемого объекта в исходном (до проектирования) и конечном (после проектирования) состояниях, определение ограничений и назначение критериев, по которым будет оцениваться качество спроектированного объекта.
Поиск возможных решений – это третий этап проектирования. Здесь в первую очередь необходимы знания, но кроме знаний нужно нестандартное мышление, умение избегать как консерватизма, так и поспешности; очень полезны аналоги, разумеется, при критическом к ним отношении, посещение выставок, чтение литературы, консультации и т.п.
Выбор решения из множества возможных на основе критериев и с учетом ограничений. Это четвертый, очень ответственный этап. Здесь опять не нужны избыточные детали, кроме тех, что позволяют целенаправленно, по критериям, сравнивать решения. Здесь очень важны верные крупные оценки.
|
|
|
Детальная разработка выбранного технического решения. Это пятый этап – этап окончательного выбора оборудования, расчета характеристик, составления алгоритмов управления, конструктивной компоновки узлов, оценки основных показателей и т.п. Пятый этап выполняется всегда – и в серьезных, и в учебных проектах. Однако если ему не предшествуют первые четыре или если они выполнены некачественно, нетворчески, итоги могут быть печальными.
Выбор двигателя – один из ответственных этапов проектирования привода, так как именно двигатель осуществляет электромеханическое преобразование энергии и в значительной мере определяет технические и экономические качества привода в целом.
Ограничим задачу рассмотрением лишь выбора мощности двигателя, т.е. будем считать, что тип двигателя и способ управления им выбраны заранее.
Одним из основных требований к двигателю является надежность его работы при минимуме капитальных затрат и эксплуатационных издержек. Это требование может быть удовлетворено лишь при выборе двигателя соответствующей мощности. Применение двигателя завышенной мощности влечет за собой неоправданное повышение капитальных вложений, снижение КПД, а для асинхронных двигателей – ухудшение коэффициента мощности. Применение двигателей недостаточной мощности может привести к нарушению нормальной работы механизма, возникновению аварий и сокращению нормального срока службы двигателя.
|
|
|
