67549

ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Лекция

Производство и промышленные технологии

Экономические требования Синтез электропривода Синтез технической системы включает в себя структурный функциональный и параметрический синтез. представление электропривода в виде совокупности элементов определение функций и параметров каждого элемента с учетом их связей и взаимодействия.

Русский

2014-09-12

45 KB

2 чел.

ГЛАВА  VI

ЭЛЕМЕНТЫ  ПРОЕКТИРОВАНИЯ  ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ЛЕКЦИЯ 25

Синтез электропривода. Технические требования.

Экономические требования

Синтез электропривода

Синтез технической системы включает в себя структурный, функциональный и параметрический синтез. Электрический привод представляет собой сложную электромеханическую систему. Для его синтеза должен быть применен системный подход, т.е. представление электропривода в виде совокупности элементов, определение функций и параметров каждого элемента с учетом их связей и взаимодействия.

Структурный синтез заключается в выборе состава элементов и установления связей между ними. Результатом его является структурная схема, на которой условно показаны элементы, даны их названия и показаны электрические и механические соединения. Типы элементов и их функции здесь не раскрываются.

Например, в качестве элементов могут быть названы управляющее устройство, усилитель мощности, электродвигатель, редуктор, объект управления, датчик угла и тахогенератор. Показано, что выходной сигнал управляющего устройства поступает на вход усилителя, выходное напряжение которого поступает на двигатель. Вал двигателя механически связан с входным валом редуктора, а его выходной вал механически связан с исполнительным механизмом, а также с датчиком угла и тахогенератором. Их выходные сигналы поступают на вход управляющего устройства.

Функциональный синтез состоит в установлении функций, которые выполняют элементы. На этом этапе определяется алгоритм работы управляющего устройства и функции его элементов, тип электродвигателя, тип усилителя и принцип его действия, тип редуктора, тип датчика угла и тахогенератора.

Функции каждого элемента могут задаваться с помощью алгебраических или дифференциальных уравнений, с помощью передаточных функций, фрагментов электрической принципиальной схемы, графиков, словесных описаний. Параметры, входящие в функции, здесь обозначены буквами. Их значения не определены.

Например, может быть приведено уравнение управляющего устройства

Здесь α0 – входной сигнал, пропорциональный требуемому углу поворота; ω0 – требуемая частота вращения исполнительного механизма; α, ω – реальные значения этих величин; с1, с2 – постоянные коэффициенты, значения которых неизвестны.

Если имеется корректирующее звено, то его действие может быть определено с помощью передаточной функции, например

где статический коэффициент передачи k и постоянные времени T1, T2 пока неизвестны.

Про усилитель мощности может быть установлено, что это двухтактный транзисторный усилитель с трансформаторным выходом, а про электродвигатель – что это двухфазный асинхронный двигатель с полым ротором неизвестной мощности.

На этапе параметрического синтеза определяются значения всех коэффи-циентов и постоянных времени, мощность двигателя, коэффициент усиления усилителя мощности, передаточное отношение редуктора. По окончании синтеза электропривода как системы начинается проектирование его элементов с найденными интегральными параметрами. Для управляющего устройства составляется принципиальная электрическая схема, выбираются типы его элементов и рассчитываются их параметры.

Для усилителя мощности или для преобразователя частоты выбирается принцип действия, составляется принципиальная электрическая схема, выбираются типы его элементов и рассчитываются их параметры. Для покупного двигателя определяется марка и все паспортные данные, а при необходимости производится проектирование нового двигателя.

После параметрического синтеза электропривода целесообразно его компьютерное моделирование с целью проверки правильности выполненных расчетов и внесения необходимой коррекции.

Затем происходит этап конструирования, на котором разрабатывается конструкция управляющего устройства, усилительно-преобразовательного устройства, электродвигателя, редуктора, датчиков, входящих в информационное устройство, если они не представляют собой покупные изделия.

Технические требования

Во введении были приведены общие требования к электроприводу. Здесь приведем технические требования, определяемые исполнительным механизмом или объектом управления, технической задачей, выполняемой механизмом, и  внешними условиями эксплуатации.

1. Характеристики исполнительного механизма

1.1. Статический момент исполнительного механизма в зависимости от скорости вращения, от угла поворота или от времени. При случайном законе изменения момента – статистические характеристики.

1.2. Постоянный или переменный момент инерции объекта управления.

2. Условия эксплуатации.

2.1. Климатические условия: диапазоны температуры, влажности, давления воздуха, наличие агрессивных веществ.

2.2. Механические воздействия на электропривод: частота и амплитуда вибрации, ударные воздействия.

2.3. Наличие в воздухе пыли, грибков.

2.4. Наличие магнитных и электрических полей, электромагнитного излучения.

3. Характеристики питающей сети

3.1. Сеть постоянного тока.

3.1.1. Значение напряжения.

3.1.2. Стабильность напряжения или диапазон его изменения.

3.1.3. Наличие пульсаций напряжения и их величина.

3.1.4. Внутреннее активное сопротивление и индуктивность источника напряжения.

3.2. Однофазная сеть переменного тока.

3.2.1. Частота напряжения.

3.2.2. Стабильность частоты, диапазон ее изменения.

3.2.3. Значение напряжения.

3.2.4. Стабильность напряжения или диапазон его изменения.

3.2.5. Наличие и значение высших гармоник напряжения.

3.2.4. Внутреннее активное сопротивление и индуктивность источника напряжения или питающей сети.

3.2.5. Требования к коэффициенту мощности электропривода.

3.2.6. Требования к несинусоидальности потребляемого от сети тока.

3.3. Трехфазная сеть переменного тока.

3.3.1 – 3.3.6 повторяют п.п. 3.2.1 – 3.2.6.

3.3.7. Наличие нейтрального провода (зажима).

3.3.8. Возможная несимметрия напряжений.

3.3.9. Допустимая несимметрия фазных мощностей.

4. Характеристика режима работы электропривода по виду входного воздействия. Возможные варианты.

4.1. Система регулирования (стабилизации).

4.2. Электропривод программного движения.

4.3. Следящий электропривод.

4.4. Электропривод отработки больших рассогласований.

4.5. Сканирующий электропривод.

5. Вид регулируемой координаты. Возможные варианты.

5.1. Регулирование скорости вращения.

5.2. Регулирование угла поворота объекта управления.

5.3. Регулирование момента, приложенного к объекту управления.

5.4. Регулирование другой физической величины.

6. Тепловой режим работы электропривода. Возможные варианты.

6.1. Продолжительный режим работы.

6.2. Кратковременный режим работы.

6.3. Повторно-кратковременный режим работы.

6.4. Непериодический режим работы с заданной диаграммой момента нагрузки.

6.5. Момент нагрузки в виде случайного процесса.

6.6. Характерный закон движения объекта для расчета теплового режима.

7. Требования по надежности

7.1. Среднее время безотказной работы.

7.2. Интенсивность отказов.

7.3. Вероятность безотказной работы за заданное время.

8. Требования по погрешностям.

8.1. Статическая погрешность.

8.2. Кинетическая погрешность.

8.3. Динамическая погрешность.

8.4. Среднеквадратическая погрешность.

8.5. Температурная погрешность.

9. Требования к качеству переходного процесса.

9.1. Время переходного процесса

9.2. Декремент колебаний.

9.3. Допустимый динамический выброс при скачкообразном входном сигнале.

10. Ограничения по шуму.

11. Электромагнитная совместимость.

12. Диапазон регулирования скорости вращения.

13. Плавность движения.

14. Допустимый уровень высших гармоник в кривых токов, потребляемых электроприводом от сети.

Экономические требования к электроприводу

1. Общие экономические требования.

1.1. Электропривод должен быть дешевым.

1.2. Масса электропривода должна быть малой.

1.3. Габариты электропривода должны быть малыми.

1.4. Электропривод должен иметь высокую надежность.

1.5. Электропривод должен потреблять малую мощность от питающей сети.

1.6. Электропривод должен быть ремонтопригодным.

1.7. Электропривод должен быть удобным в эксплуатации.

1.8. Электропривод должен иметь высокий коэффициент полезного действия.

1.8. Электропривод, питаемый от сети переменного тока, должен иметь высокий коэффициент мощности (cos φ).

2. Показатель качества для оптимизации электропривода (один), который должен принять максимальное или минимальное значение. Возможные варианты.

2.1. Коэффициент полезного действия.

2.2. Производительность.

2.3. Средняя мощность, потребляемая от сети.

2.4. Объем и масса электропривода.

2.5. Стоимость изготовления и эксплуатации.

2.6. Среднеквадратическая погрешность.

2.7. Время выполнения требуемого движения.

3. Ограничения типа равенства и неравенства. Их может быть несколько. Возможные варианты.

3.1. Требуемая производительность рабочей машины.

3.2. Максимально допустимая мощность, потребляемая от сети.

3.3. Максимально допустимая масса или объем.

3.4. Стоимость изготовления и эксплуатации.

3.5. Допустимая среднеквадратическая погрешность.

3.6. Допустимое время отработки перемещения.

3.7. Максимально допустимая температура обмотки двигателя

Вопросы для самопроверки

1. Какие имеются типы синтеза электропривода?

2. Приведите примеры этапов синтеза электропривода.

3. Какие имеются формы описания звеньев электропривода на функциональной схеме?

4. Перечислите технические требования, предъявляемые к электроприводу.

5. Перечислите экономические требования, предъявляемые к электроприводу.

6. Перечислите возможные показатели качества, используемые при оптимизации электропривода.

7. Перечислите ограничения типа равенства и неравенства, устанавливаемые при оптимальном проектировании  электропривода.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32836. Современная цивилизация 18.83 KB
  civilis гражданский государственный 1 общефилософское значение социальная форма движения материи обеспечивающая её стабильность и способность к саморазвитию путём саморегуляции обмена с окружающей средой человеческая цивилизация в масштабе космического устройства; 2 историософское значение единство исторического процесса и совокупность материальнотехнических и духовных достижений человечества в ходе этого процесса В развитии человеческой цивилизации принято выделять несколько этапов: 1 доиндустриальное общество 2...
32837. Глобализация и ее роль в жизни общества 13.86 KB
  Глобализация и ее роль в жизни общества. С одной стороны глобализация привела к расширению связей между государствами и народами во всех сферах жизнедеятельности яркий пример тому – международные экипажи космических кораблей; к формированию целого ряда международных организаций деятельность которых направлена на совместное решение задач и проблем современного человечества среди них ООН целью которой является поддержание и укрепление мира безопасности и развития сотрудничества между государствами в ее составе около 200 государств; ЕЭС...
32838. Семья как социальный институт 14.62 KB
  Коротко говоря жизненный цикл семьи состоит в следующем. Заключение брака служит первой или начальной стадией семьи. Эта фаза продолжается от момента заключения брака до рождения последнего ребенка и называется стадией роста семьи. Вторая стадия начинается с момента рождения последнего ребенка и продолжается до того времени когда из родительской семьи отселяется первый взрослый ребенок обзаведшийся собственной семьей.
32839. Биоэтика. Истоки и основания 13.36 KB
  В медицинской деятельности проблема понимания имеет особое значение. Втретьих понимание необходимо для распространения медицинских знаний развития медицинской культуры общества.Медицинская герменевтика рассматривает три круга проблем: проблема понимания медицинских текстов эта проблема связана с появлением широкого круга научнопопулярной медицинской литературы доступной широкому кругу людей не имеющих медицинского образования; проблема понимания медицинской терминологии связана с быстрым развитием медицинской науки появлением новых...
32840. Законы диалектики и их методологическое значение для медицинского познания 17.83 KB
  диалектика – это учение о всеобщих связях и закономерностях развития природы общества и мышления а также основанный на этом учении метод познания. определяет источник развития отвечает на вопрос почему оно происходит.Содержание закона: источник движения и развития мира находится в нем самом в порождаемых им противоречиях. Различие – это первый этап развития противоречия это отношение нетождественности объекта самому себе или другому объекту.
32841. Основные категории диалектики 16.48 KB
  Основные категории диалектики. Основные категории диалектики. Философские категории – это предельно общие понятия отражающие наиболее существенные закономерные свойства и связи присущие всем явлениям действительности. Категории выступают и как ступени познания мира.
32842. Человек как единство биологического, психического и социального. Проблема сущности человека 14.93 KB
  Проблема сущности человека. Под психическим понимается внутренний мир человека: его сознание и бессознательные процессы характер темперамент переживания эмоции и т. Ни один из этих аспектов в отдельности не раскрывает сущности человека. Понимание сущности человека как биопсихосоциального единства является основным в философии.
32843. Понятия «человек», «индивид», «личность». Структура личности 13.83 KB
  Структура личности. Социализация – это процесс играющий огромную роль в жизни как отдельной личности так и общества. Неповторимый способ существования в обществе конкретной личности способность быть самим собой в рамках социальной системы выражается в понятии индивидуальность. Индивидуальность формируется в процессе диалектического взаимодействия: 1 общечеловеческих признаков как природных так и социальных 2 особенных в качестве представителя определенного конкретноисторического этапа развития общества с его специфическими...
32844. Проблема свободы и ответственности личности. Социальная и профессиональная ответственность врача 14.39 KB
  Свобода – одна из основных философских категорий характеризующих сущность человеческого бытия в мире. Свобода состоит в возможности личности мыслить и поступать в соответствии со своими представлениями и желаниями а не вследствие внешнего или внутреннего принуждения. Свобода личности может быть рассмотрена в различных аспектах: философском религиозном этическом социальном политическом экономическом. в необходимости всегда присутствует свобода.