Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Омский институт водного транспорта – филиал

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Сибирский государственный университет водного транспорта»

Кафедра электротехники и электрооборудования

К.В. Хацевский

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Учебное пособие к курсовому проектированию

Омск 2015

УДК 621.3.077

ББК 31.291я73

Х28

Рецензенты:

Зав. кафедрой СТД ОИВТ, к.т.н. Я.М. Стрек

Доцент кафедры Электрическая техника ОмГТУ, к.т.н. Д.В. Рысев

Работа одобрена учебно-методическим советом филиала в качестве учебного пособия к курсовому проектированию по дисциплине «Электрический привод» (Протокол № __ от 27.09.2015 г.)

Хацевский, К.В. Электрический привод: учебное пособие к курсовому проектированию / К.В. Хацевский – Омск: ОИВТ – филиал ФГБОУ ВО «СГУВТ», 2015. – 39 с., [1].

В работе изложена методика выбора по мощности электродвигателя и управляемого преобразователя для грузоподъемных механизмов, приведена методика расчета характеристик электродвигателя при питании от промышленной сети и от преобразователя. Предложена методика проверки электродвигателей по нагреву и по перегрузочной способности. Рассмотрен расчет переходных процессов электропривода и приведено описание программ расчета этих процессов на ЭВМ.

Учебное пособие предназначено для выполнения курсового проекта по дисциплине «Электрический привод» студентам направления 13.03.02 и по дисциплине «Судовые электроприводы» студентам специальности 26.05.07 очной и заочной форм обучения.

© ОИВТ – филиал ФГБОУ ВО «СГУВТ», 2015

Оглавление

Введение 4

1 Построение кинематической схемы механизма 7

2 Расчет статических моментов и сил 7

2.1 Статические моменты при движении с грузом 7

2.2 Статические моменты при движении без груза 8

3 Расчет приведенных статических моментов 9

4 Предварительный выбор электродвигателя 10

5 Приведение моментов инерции 11

6 Расчет динамических моментов 12

7 Расчет тахограммы работы электродвигателя 13

8 Расчет нагрузочной диаграммы электродвигателя 15

9 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности и условиям пуска 18

10 Построение естественной механической характеристики 19

11 Выбор системы управления 20

12 Расчет и построение искусственных механических характеристик 24

13 Проектирование системы управления 26

13.1 Обоснование принципа построения системы автоматического управления 26

13.2 Синтез системы автоматического управления 28

Список рекомендуемой литературы 36

Приложение 1 37

Приложение 2 38

Введение

Преимуществом электрической энергии, перед другими видами энергии (тепловая, гидравлическая, пневматическая) является простата её переработки и распределения, лёгкость преобразования её в другие виды энергии, что обусловило широчайшее распространение электрического привода. Более 90% привода, применяемого промышленности является электрическим.

Электропривод является неотъемлемой частью многих агрегатов и комплексов, используемых в различных отраслях народного хозяйства, науки и техники. Применение электрического привода имеет ряд особенностей: возможностью применения электродвигателей различных мощностей (от десятых долей ватта до десятков мегаватт) и различных скоростей движения; возможностью использования электродвигателей в самых разнообразных условиях; возможностью реализовать при помощи достаточно простых средств различные виды движения для приводимых механизмов; лёгкостью автоматизации механизмов на основе электропривода; простой интеграции электрического привода в системы автоматического управления; высоким КПД; надёжностью в эксплуатации; благоприятными условиями для обслуживающего персонала; отсутствием загрязнения окружающей среды. Эти факторы оцениваются как основные, позволившие утроить объем мирового производства за последние два десятилетия.

Для управления координатами электропривода (скорость, ток и момент) применяются различные способы, такие как изменение частоты и амплитуды питающего напряжения; введение регулирующих сопротивлений в силовые цепи электродвигателей; изменение магнитного потока, создаваемого в магнитной цепи электродвигателей и т. п.

Широкое использование регулируемых электроприводов привело к тому, что современный электропривод является не только энергосиловой основой , позволяющей обеспечить производственные механизмы необходимой механической энергией, но и средством управления технологическими процессами, так как задачи по реализации качества производственных процессов в настоящее время в большинстве случаев возлагаются на системы управления регулируемыми электроприводами в сочетании с системами технологической автоматики. В связи с возрастанием цен на энергоносители, в частности на электроэнергию, и ограниченными возможностями увеличения мощности энергогенерирующих установок особую актуальность приобретает проблема энергосбережения, в том числе проблема снижения электро­потребления.

Общие положения

Целью курсового проекта является расширение, углубление и закрепление знаний, полученных студентами на лекциях и лабораторных занятиях, а также приобретение навыков самостоятельной работы.

Содержание проекта включает следующие основные этапы проектирования: построение нагрузочной диаграммы механизма; выбор двигателя, проверка выбранного двигателя, расчет его естественных и искусственных характерис­тик, расчет и построение графиков переходных процессов; составление описания работы электропривода.

В учебном пособии даются практические рекомендации по выполнению задания на проектирование и формулируются требования к оформлению проекта. Это должно помочь студенту в его самостоятельной работе и позволит унифицировать требования к содержанию, объему и оформлению проекта.

В таблице вариантов исходных данных (Приложение 1) для расчета приняты следующие обозначения:

– грузоподъемность т₀, кг;

– масса грузозахвата т₁, кг;

– масса противовеса т₂, кг;

– скорость подъема/спуска груза V, м/с;

– максимальное ускорение а, м/с²;

– диаметр канатоведущего шкива (барабана) D, м;

– передаточные числа ступеней редуктора i₁, i₂;

– моменты инерции J₁ … J₅ =, кгм².

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графического материала.

Пояснительная записка представляет собой сброшюрованную работу объемом 35-40 страниц текста на листах формата А4 (297×210 мм). Допускается оформление записки на компьютере.

Пояснительная записка должна иметь титульный лист, форма которого дана в Приложении 2; заполненный бланк задания на курсовое проектирование, подписанный руководителем проекта; содержание; основной текст с иллюстрационным материалом и список используемой литературы.

Пояснительная записка выполняется в соответствии с правилами выполнения текстовой конструкторской документации. Формы, размеры, содержание, порядок заполнения основных надписей и дополнительных граф к ним устанавливает ГОСТ 2.104-68 «ЕСКД. Основные надписи».

Содержание записки должно быть разделено на разделы, подразделы и, при необходимости, пункты и подпункты. Порядковые номера разделов, подразделов, пунктов и подпунктов обозначаются арабскими цифрами.

Разделы пояснительной записки должны начинаться с нового листа и иметь порядковые номера в пределах всей записки, подразделы – в пределах каждого раздела. Номера подразделов состоят из номера раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера раздела и подраздела точка не ставится.

Наименование раздела должно соответствовать заданию и записывается в виде заголовка заглавными буквами.

Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, то их разделяют точкой.

Наименование подразделов и пунктов записываются в виде заголовков строчными буквами (кроме первой прописной). Подпункты начинают с новой строки со строчной буквы.

Список используемой литературы помещают в конце записки и включают в ее содержание.

Записка выполняется со сквозной нумерацией страниц, начиная с титульного листа. На титульном листе и листе с заданием номера страниц не ставятся.

Номера страниц располагаются внизу по центру страницы.

Все расчеты в проекте выполняются в системе единиц СИ. Сначала записывается формула в общем виде, затем подставляются численные значения и указывается окончательный результат с соответствующей размерностью. При необходимости дается расшифровка буквенных обозначений в формуле.

Результаты расчетов для удобства могут сводиться в таблицы, которые располагаются по тексту записки. На каждую таблицу в тексте необходимо давать ссылку.

Например: "Зависимость скорости двигателя от момента на валу показана в таблице 2". Слово "таблица" в тексте перед номером пишется полностью.

Текст записки должен сопровождаться иллюстративным материалом в виде графиков, схем, которые выполняются карандашом или на компьютере. Рисунки сопровождаются подрисуночной подписью. Рисунки, схемы, графики должны иметь пораздельную или сквозную нумерацию арабскими цифрами. Слово «Рисунок» пишется полностью. На каждый рисунок должна быть ссылка в тексте.

Графический материал курсового проекта состоит из шести листов:

лист 1 – Кинематическая схема механизма;

лист 2 – Нагрузочная диаграмма и тахограмма работы электродвигателя;

лист 3 – Естественная и искусственные механические характеристики;

лист 4 – Принципиальная схема силовой части электропривода

лист 5 – Математическая модель автоматизированного электропривода;

лист 6 – Графики переходных процессов.

Каждый лист представляет самостоятельный чертеж, имеющий основную надпись (штамп), выполненную по ГОСТ 2.104-68 «ЕСКД. Основные надписи».

Оформление графической части должно соответствовать требованиям:

ГОСТ 2.701 – 2008 (ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению);

ГОСТ 2.702 – 75 (Правила выполнения электрических схем);

ГОСТ 2.709 – 89 (ЕСКД. Системы обозначений в электрических схемах);

ГОСТ 2.710 – 81 (ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах).