ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Тверской государственный технический университет

Кафедра электроснабжения и электротехники

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Дисциплины федерального компонента

«Автоматизированный электропривод»

Для специальности «Электроснабжение» 100400

Автор составитель

________

« » _________200 г.

2006

1. Введение.

Функциональная схема автоматизированного электропривода приведена на рисунке 1.

Рис. 1.1

Обозначение:

ИО – исполнительный орган рабочей машины, т.е. та часть машины, которая осуществляет технологический процесс.

Д – электродвигатель.

МП – механическая передача. Функции передачи:

1. Согласование скоростей движения: понижение (редуктор) или повышение (мультипликатор) скорости вращения исполнительного органа.

2. Изменение характера движения, например преобразование вращательного движения в, поступательное или в возвратно – поступательное.

3. Разветвление потока энергии, когда от одного двигателя получают движение несколько ИО

4. Управление движением ИО

Задачи управления:

а) Пуск и остановка ИО при непрерывно вращающимся двигателе;

б) Изменение скорости ИО при постоянной скорости двигателя.

Развитие электропривода связано с упрощением механической передачи, при этом её функции, прежде всего функция управления, перекладывается на электрическую часть. Поэтому в структуре электропривода появляется между двигателем и питающей частью П – преобразователь параметров электрической энергии (управляемый выпрямитель или преобразователь частоты);

СУ – система управления, получающая информацию о фактическом движении ИО и воздействующая на двигатель или преобразователь, если это движение отличается от требуемого.

Электропривод – электромеханическая система, состоящая из двигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств и предназначенная для приведение в движение исполнительного органа рабочей машины и для управления его движением.

2. Механика привода.

0. Расчетная схема электропривода.

Вращающая часть двигателя (ротор или якорь), механическая передача и исполнительный орган образуют механическую часть электропривода. Вращательное или поступательное движение каждого элемента механической части описывается уравнением:

, (2.1)

, (2.2)

где: и - соответственно сумме сил или моментов, действующих на элемент; m и – масса или момент инерции элемента; и - его линейная или угловая скорость движения. Для описания движения всей механической части к уравнениям движения всех элементов необходимо добавить уравнение связи. Например, для вращающейся пары шестерен редуктора уравнения связи могут быть получены из того факта, что в точке зацепления шестерён силы, действующие на зубья и линейные скорости одинаковы. В результате получается сложная и громоздкая система уравнений, решать которую трудно.

Для решения задач электропривода не требуется детального описания движения всех элементов механической части. Поэтому могут быть использованы различные расчетные схемы механической части, позволяющие существенно упростить математическое описание системы и решение уравнений.

Простейшей расчетной схемой является одномассовая расчетная схема на рис.2.1

Рис. 2.1

J

В этой схеме все движущиеся части реального механизма заменяются одной массой, движущийся со скоростью, которую можно выбирать произвольно в зависимости от решаемой задачи. В большинстве случаев удобно считать её вращающейся со скоростью двигателя. В этом случае эта масса характеризуется эквивалентным моментом инерции J. На вращающуюся массу с одной стороны действует вращающейся момент двигателя М_д , а с другой – противодействующий момент, возникающий при

движении исполнительного органа и передаваемый через МП на вал двигателя, называемый моментом сопротивления М_с. В большинстве случаев момент инерции можно считать постоянным, тогда движение системы определяется уравнением:

(2.3)

2.2 Приведение противодействующих моментов и сил к валу двигателя.

При отсутствии потерь в передаче мощность на входе ИО и на валу двигателя одинаковы. Отсюда:

Отсюда .

В двигательном решении потери в передаче покрываются за счет двигателя, поэтому

, (2.4)

где - передаточное число редуктора,

- кпд передачи.

В тормозных режимах поток энергии обратный, поэтому

(5)

2.3 Приведение движущихся масс и моментов инерции к валу двигателя.

Производится из условия, что запас кинематической энергии реального механизма и расчетной модели одинаков. Тогда:

,

где , , , , - моменты инерции, массы и скорости элементов механической части привода.

Отсюда находим:

,

- приведённый к валу двигателя момент инерции механизма

2.4. Механические характеристики двигателей и механизмов.

Механической характеристикой двигателя называется зависимость его скорости вращения от момента. Момент сопротивления механизма зависит от многих факторов, в том числе от скорости. Поэтому можно говорить о механической характеристике механизма. По характеру причин, вызывающих появление М_с различают:

а) активный момент сопротивления, который связан с изменением потенциальной энергии в системе при работе двигателя. Свойства:

1) направление действия момента не зависит от направления вращения двигателя;

2) может быть движущим моментом;

б) реактивный момент связан с действием сил трения, резания и т.д. Реактивный момент всегда направлен против направления движения при изменении направления движения реактивный момент также меняет направление.

Рис. 2.2

В соответствии с уравнением (2.3) установившиеся движение () имеет место при , для чего необходимо М_дв = М_с. Параметры установившегося движения находятся при графическом решении (2.1) как точка пересечения механических характеристик двигателя и механизма (рис. 2.2)