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

3 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

14714. Определение сопротивления проводников методом моста Винтстона 60.5 KB
  ОТЧЕТ по лабораторной работе № 12 Определение сопротивления проводников методом моста Винтстона 1. Расчетные формулы: Формулы для расчёта величина Rx: Rx = R2 ; где R2 известное сопротивление подбираемое для каждо...
14716. Определение вязкости жидкости по методу падающего шарика 87.5 KB
  ОТЧЕТ По лабораторной работе № 4 Определение вязкости жидкости по методу падающего шарика 1. Расчетная формула для измеряемой величины: где плотность материала шариков; плотность жидкости; ...
14717. Определение работы выхода электрона по прямым Ричардсона 323.5 KB
  ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2 Определение работы выхода электрона по прямым Ричардсона по дисциплине Физика твердого тела Цель работы Построить график зависимости анодного тока от анодного напряжения при трех разных значениях тока като...
14718. Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння 135.5 KB
  Лабораторна робота №5 Визначення втрат тепла з відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згоряння Мета роботи: експериментальне визначення витрат тепла поршневого двигуна внутрішнього згоряння з відпрацьованими газами на різних режимах його роботи. Обладн
14719. Вплив регулювань системи запалювання на потужнісні характеристики автомобільного двигуна 356 KB
  Лабораторна робота №2 Вплив регулювань системи запалювання на потужнісні характеристики автомобільного двигуна Мета роботи: визначення впливу регулювань системи запалювання автомобільного двигуна на показники його потужності і приймістості. Обладнання: дви...
14720. Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна 405.5 KB
  Лабораторна робота № 4 Визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна Мета роботи: Вивчення теплового балансу двигуна і практичне визначення втрат тепла через систему охолодження автомобільного двигуна. Обладнання: Двигун ЗІЛ 130 ...
14721. Алгоритм анализа качества системы при детерминированных и случайных воздействиях 80.51 KB
  Алгоритм анализа качества системы при детерминированных и случайных воздействиях Задача анализу известной динамической системы в конкретных условиях ее эксплуатации состоит в определении выходных реакций и сигналов управления систем при определенных входных сигнал...
14722. Таблицы решений 128 KB
  Лабораторная работа № 3. Таблицы решений Цель работы Целью работы является изучение таблиц решений и спецификация с помощью данного механизма логики вычислительных процессов. Содержание отчета Итоговым документом выполнения лабораторной работы является отчет с