Электрические машины и электропривод

1.

Самарский государственный университет путей сообщения
«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
И ЭЛЕКТРОПРИВОД»
Автор: БУШТРУК Т. Н.
г. Самара 2020

2. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Большая часть рабочих машин и механизмов приводится в
действие электроприводами (ЭП). В настоящее время, благодаря
высокому уровню развития техники электропривод выполняют в
виде автоматизированного электропривода (АЭП)
С помощью АЭП осуществляют необходимые перемещения в
станках, различных перерабатывающих машинах, транспортных
средствах, в подъемных установках и т. д. Более половины
производимой электроэнергии потребляется ЭП. Особенность
АЭП состоит в том, что преобразование информации,
необходимой для управления потоками энергии, осуществляется
автоматически. .
Электрический привод – является электромеханической системой,
которая обеспечивает движение исполнительных (рабочих)
органов рабочих машин и механизмов и управление этим
движением.

3. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АЭП

Принципы формирования АЭП
1. По отклонению.
2. По возмущению.
3. Комбинированный.в)
б)
в)
а)

4. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АЭП

микроконтроллерами приводов КП
М -электродвигатели, ПК -персональный компьютер, УП -управляемые
преобразователи, КТ –технологический программируемый микроконтроллер,
КП -микроконтроллеры приводов.

5. ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭП постоянного
тока с
регулированием
скорости
изменением
магнитного поля
ЭП постоянного
тока с реостатным
регулированием
скорости
ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА
U = E + IR,
E = kФn,
n = (U – IR)/ kФ

6. ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЬ НАПРЯЖЕНИЯ – ДВИГАТЕЛЬ-ДПТ

Схема регулирования скорости ДПТ изменением
напряжения
Таким образом, реверсирование ДПТ
включает в себя два этапа - торможение
противовключением и пуск в
противоположном направлении.

7. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО СКОРОСТИ

Основными управляемыми параметрами (координатами) ЭП принято считать частоту вращения,
ток, момент, точность позиционирования (положение).ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ
UП
RP
+
R2
Uзд
R1
Р
Uy
УМ
Uя
Uв
G
O
B
M
M
OBG
Uос
-
BR
Упрощенная принципиальная схема ЭП ДПТНВ с регулятором по
скорости - RP - устройство сравнения, Р - регулятор, УМ - усилитель
мощности, ОBG-обмотка возбуждения генератора, G - генератор, М двигатель, ОВМ – обмотка возбуждения двигателя, BR – тахогенератор

8. РАБОТА СИСТЕМЫ ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА

В качестве примера, рассмотрим ЭП с двигателем постоянного тока
независимого возбуждения (ДПТНВ). Упрощенная электрическая схема системы
управляемого ЭП постоянного тока с двигателем независимого возбуждения,
включенного по системе «генератор двигатель» дана на рис. 3.
Якорь двигателя М непосредственно подсоединяют к якорю генератора G.
Генератор G приводится в движение приводным (гонным) двигателем (на
рисунке не показан). В промышленных условиях при наличии сети
переменного тока
в качестве приводного двигателя используют
асинхронный короткозамкнутый двигатель.
В автономных установках в качестве приводного двигателя используют
двигатель внутреннего сгорания, паровую или газовую турбины и т. п.
Регулируемой координатой является частота вращения д двигателя М.
Регулирование угловой скорости осуществляют изменением напряжения Uя
на якоре двигателя. Сигнал по скорости д измеряют тахогенератором BR,
и в виде сигнала обратной связи Uос он поступает на вход управляющего
устройства или регулятора, где сравнивается с сигналом задания Uзд,
который формирует задатчик частоты вращения RР.

9.

На выходе узла сравнения определяют сигнал ошибки Uε = Uзд –
Uос, который поступает на операционный усилитель,
охваченный обратной связью из R и C элементов. Регулятор
формирует управляющее воздействие Uу по определенному
закону, которое поступает на усилитель мощности УМ, при
этом изменяется напряжение Uв. на обмотке возбуждения
генератора и в итоге изменяет напряжение на обмотке якоря
двигателя, что в свою очередь приводит к изменению скорости
вращения. К примеру, под действием нагрузки (возмущений)
д начинает снижаться, это приводит к уменьшению сигнала
обратной связи по скорости Uос, а сигнал ошибки будет
увеличиваться Uε = Uзд – Uос. При этом повышается напряжение
на выходе регулятора Uу, на выходе УМ Uв и на якоре двигателя
Uя, что приведет д к заданному значению.

10.

Проекты модернизации действующего оборудования в части
автоматизированных электроприводов выполняются в следующих
основных четырех направлениях.
1. Замена аналоговых и релейно-контактных систем управления
на цифровые с использованием промышленных компьютеров,
технологических контроллеров, логических контроллеров,
интеллектуальных модулей периферии и других устройств,
соответствующих нижнему и среднему уровню автоматизации.
2. Вариант 1, дополненный заменой аналоговых блоков
управления комплектных электроприводов постоянного тока на
цифровые с использованием контроллеров привода.
3. Вариант 2, дополненный заменой силовых блоков комплектных
электроприводов. Электродвигатели и сети электропитания
остаются неизменными.
4. Полная модернизация автоматизированных электроприводов.
Замена электроприводов постоянного тока на электроприводы
переменного тока.

11. АЭП

12. ЭП ПОСТОЯННОГО ТОКА

Система генератордвигатель
Система
управляемый
выпрямитель
(тиристорный преобразователь) - двигатель

13. ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Для регулирования параметров ЭП используют типовые законы
регулирования: П–закон (пропорциональный), И–закон
(интегральный), ПИ–закон (пропорционально интегральный),
ПИД–закон (пропорциональный интегрально
дифференциальный), А–закон (апериодический). Схемы П и ПИ
регуляторов приведены на рисунке.
R3
R3
R1
C
R1
Uвх
Uвых
R2
Uвх
Uвых
R2
DA
П – регулятор
DA
ПИ – регулятор