Методические указания к самостоятельному изучению курса «Автоматизированный электропривод» ивопросы для контроля знаний
1 чел. помогло. | скачать МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Харьковская национальная академия городского хозяйства МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к самостоятельному изучению курса «Автоматизированный электропривод» и вопросы для контроля знаний (для студентов 4 курса дневной и заочной форм обучения по специальности 6.090603 – «Электротехнические системы электроснабжения») Харьков - ХНАГХ - 2007 Методические указания к самостоятельному изучению курса «Автоматизиро– ванный электропривод» и вопросы для контроля знаний (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности 6.090603 – «Электротехнические системы электроснабжения»). Сост. Гаряжа В.Н., Фатеев В.Н. – Харьков: ХНАГХ , 2007. – 60 стр. Составители: В.Н. Гаряжа, В.Н. Фатеев Рецензент: В.Н. Ковалев Рекомендовано кафедрой электроснабжения городов, протокол №6 от 29.01.07 Общие положения В промышленно-развитых странах, к числу которых относится и Украина, электропривод является основным потребителем электроэнергии. Более 65% вырабатываемой в нашей стране электроэнергии преобразовывается электроприводом в механическую энергию. Миллионы электрических двигателей обеспечивают высокий уровень энерговооруженности труда, рост его производительности. Электропривод определяет требования к качеству электроэнергии, которые регламентируются соответствующими стандартами. Во многих случаях он сам оказывает значительное влияние на работу систем электроснабжения и качественные показатели электроэнергии. Знание свойств и возможностей электропривода позволяет инженеру-электрику обеспечить его рациональное использование с учетом требований технологических машин и требований систем электроснабжения. В соответствии с учебным планом специальности «Электротехнические системы электропотребления» дисциплина «Автоматизированный электропривод» (АЭП) изучается в седьмом семестре четвертого года обучения. На нее выделены четыре кредита, которые заполнены шестью содержательными модулями. Каждый из модулей, в свою очередь, состоит из нескольких учебных элементов. В список литературы, рекомендуемой для самостоятельного изучения курса «Автоматизированный электропривод» входят: 1. Теория электропривода. Підручник/М.Г. Попович, М.Г. Борисюк, В.А. Гаврилюк та ін.; За ред. М.Г. Поповича.-К.: Вища школа, 1993.-494с.: іл. 2. Москаленко В.В, Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов.-М.: Энергоатомиздат; 1986.-416с: ил. 3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С, Общий курс электропривода. - М.: Энергия, 1981. 4. Зимин Е.Н., Яковлев В.И. Автоматическое управление электроприводами: Учебное пособие для студентов вузов. - М.: Высшая школа, 1979.-318с., ил. Работу по самостоятельному изучению курса «Автоматизированный электропривод» целесообразно строить следующим образом. В начале необходимо по рекомендуемой литературе изучить учебные элементы содержательного модуля, а затем ответить на контрольные вопросы для данного модуля. Каждый вопрос состоит из текста, сопровождающегося, если необходимо, схемой и графиками, и нескольких утверждений – ответов, одно или несколько из которых правильно. Если на какой-либо вопрос ответить затруднительно, нужно найти соответствующий материал в учебнике и еще раз проработать его. ^ Содержательный модуль 1. Автоматизированный электропривод – основа развития производительных сил Украины. Учебный элемент 1.1. Развитие электропривода как отрасли науки и техники. Учебный элемент 1.2. Принципы построения систем управления АЭП. Учебный элемент 1.3. Классификация систем АЭП. Методические указания. Эффективность средств производства, которыми располагает человеческое общество, определяется способом получения, распределения и использования электроэнергии. Именно электроэнергия оказывается наиболее удобной для производства, передачи к потребителям и преобразования в другие виды энергии. В сфере промышленного производства потребляется большое количество механической и тепловой энергии. Электроэнергия преобразуется в механическую с помощью электрических двигателей, которые составляют основу электропривода. Наряду с функцией преобразования электроэнергии электропривод выполняет вторую важнейшую функцию – управление процессом преобразования и дозирование энергии, т.е. регулирует преобразование электроэнергии. В определении понятия электропривода учитываются эти две основные функции. Автоматизированный электропривод (АЭП) – электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенных для приведения в движение рабочих органов, технологических машин и управления этим движением. Названные элементы образуют функциональную схему АЭП. На функциональной схеме обозначается прохождение сигналов в прямом канале управления и в каналах обратных связей, контролирующих состояние технологического процесса. В зависимости от числа каналов информации, которую управляющее устройство использует при формировании сигнала преобразовательным устройством, различают три принципа построения систем АЭП – разомкнутый, замкнутый и комбинированный. Классифицируются системы АЭП по многим признакам. Наиболее часто применяющаяся классификация по функциональному назначению выделяет пять групп систем АЭП. Литература: [1, с.5-13], [4, с.11-15],[2, с.11-13]. Вопросы для контроля знаний. 1.1. Рабочий орган первой технологической машины назывался
1.2. В истории человечества привод появился как
1.3. Привод снабжает технологическую машину
1.4. Функциональная схема электропривода состоит из
1.5. Основным элементов функциональной схемы АЭП является
1.6. Источником механической энергии в приводе являлись
1.7. Какое из правил электротехники наиболее точно отражает принцип действия электрического двигателя постоянного тока
1.8. Первая попытка использовать электропривод была произведена
1.9. Широкое применение электропривода в начале ХХ века связано
1.10. Подавляющее распространение электропривода в сравнении с другими приводами определяется тем, что
1.11. Механическое придаточное устройство в электроприводе
1.12. Принципы построения систем управления АЭП отличаются
1.13. Применение разомкнутых систем АЭП возможно когда
1.14. Принцип замкнутого управления для построения системы АЭП выбирают на основании
1.15. Принцип замкнутого управления используется в
1.16. Главной обратной связью называют
1.17. Ошибка управления равна нулю в замкнутой системе АЭП
дифференциального регулятора. 1.18. При появлении в момент времени t1 возмущающего воздействия f(t) регулируемая величина У будет изменяться во времени t в замкнутой системе с пропорционально – интегрально - дифференциальным регулятором по кривой
1.19. Условия и рисунок вопроса 1.18. Регулятор в замкнутой системе пропорционально-интегральный
1.20. Условия и рисунок вопроса 1.18. Регулятор в замкнутой системе пропорциональный
1.21. Наибольшее распространение получила классификация систем АЭП
Содержательный модуль 2. Механика электропривода. Учебный элемент 2.1. Приведение моментов и сил сопротивления, моментов инерции и инерционных масс. Учебный элемент 2.2. Уравнение движения электропривода. Учебный элемент 2.3. Механические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения. Двигательный режим. Учебный элемент 2.4. Механические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения. Режим электрического торможения. Учебный элемент 2.5. Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Двигательный режим. Учебный элемент 2.6. Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Режим электрического торможения. Учебный элемент 2.7. Механические характеристики асинхронных двигателей. Двигательный режим. Учебный элемент 2.8. Механические характеристики асинхронных двигателей. Режим электрического торможения. Учебный элемент 2.9. Механические и энергетические характеристики асинхронных двигателей. Методические указания. К механической подсистеме электропривода относятся вращающаяся часть двигателя, механическое передаточное устройство (МПУ) и рабочий орган технологической машины (ТМ). Названные элементы механически связаны между собой и образуют кинематическую цепь. Механическое передаточное устройство может иметь различную конструкцию, но всегда выполняет одни и те же функции – согласует вращательное движение двигателя с поступательным движением ТМ, а также скорость двигателя со скоростью рабочего органа. МПУ воспринимает создаваемые рабочими органами ТМ усилия и моменты сопротивления и передает их на вал двигателя как приведенный момент сопротивления Мс. Он, кроме названных, учитывает и моменты сопротивления, присутствующие в самом МПУ. Все Мс делятся на активные и реактивные, а их зависимость от скорости рабочего органа ТМ называется механической характеристикой ТМ. Условно такие характеристики делятся на четыре группы. Движение любого элемента кинематической схемы можно исследовать с помощью второго закона Ньютона. Обычно этим элементом является вал двигателя. К оси, на которой он вращается, приводятся моменты и силы сопротивления, моменты инерции и инерционные массы. Основа операций приведения – энергетический баланс в механической подсистеме АЭП. В результате операций приведения реальная кинематическая схема заменяется эквивалентным элементом, вращающимся на оси вала двигателя со скоростью двигателя ω. На него действует вращающий момент двигателя М, а препятствует вращению приведенный момент сопротивления Мс. Реакция элемента на разность между М и Мс, называемую моментом динамическим Мд, определяется величиной приведенного момента инерции J. Установившийся и переходные режимы эквивалентного элемента описываются уравнением движения электропривода. При Мд>0 скорость эквивалентного элемента увеличивается, а при Мд<0 – уменьшается. При Мд=0 (М=Мс) скорость не изменяется. Проинтегрировав уравнение движения, можно найти время разгона и торможения эквивалентного элемента, а, зная параметры МПУ, и рабочего органа ТМ. У электрических двигателей угловая скорость вращения ω зависит от величины вращающего момента М. В двигательном режиме работы они проявляются в том, что во время пуска, когда Мд>0 и  , с увеличением скорости двигателя уменьшается момент М. При М=Мс разгон прекратится и двигатель перейдет в установившийся режим со скоростью ω. При увеличении Мс в двигателе опять возникнет переходный режим. Так как Мд<0 , то и  . Скорость двигателя будет уменьшаться, а вращающийся момент увеличиваться. Когда М станет равным Мс, процесс снижения скорости прекратится и двигатель перейдет в установившийся режим с меньшим значением ω. Такое свойство электрического двигателя определяется тем, что в обмотке его вращающейся части наводится э.д.с., прямопропорциональная скорости ω. Количественно скорость установившегося режима работы двигателя ω с величиной М связана функцией ω=f(М), которая называется механической характеристикой. Зависимость ω=f(М) сохраняется и в режиме электрического торможения. Его смысл заключается в том, что в результате переключений в схеме работающего двигателя вращающий момент М изменяет направление и начинает тормозить сохраняющую под действием инерционных сил направление вращения вращающуюся часть. Следовательно, оси ω и М разбивают плоскость на четыре квадранта. В первом и третьем располагаются характеристики для двигательного режима работы, а во втором и четвертом квадрантах – для режима электрического торможения. Литература: [1, с.41-161; 3, с.48-176]. Вопросы для контроля знаний. 2.1. При подъеме груза G момент сопротивления, приведенный к валу двигателя Д (Р – редуктор с передаточным числом  и к.п.д. η), определится как
2.2. (рисунок вопроса 2.1.) При тормозном пуске груза G создаваемый им момент, приведенный к валу двигателя Д (Р – редуктор с передаточным числом и к.п.д. η), определится как
2.3. Момент инерции исполнительного механизма ИМ, приведенный к валу двигателя Д, составит
2.4. При переключении двигателя с характеристики а на характеристику б он тормозится, работая
2.5. Если двигатель постоянного тока с реактивным моментом сопротивления Мс на валу реверсируется, то при скорости, равной нулю, абсолютное значение ускорения
2.6. Время торможения электропривода от ω=ω0 до ω=0 будет наименьшим при торможении двигателя
2.7. Асинхронный двигатель с активным моментом сопротивления на валу переводится из двигательного режима в режим динамического торможения. В установившемся режиме после процесса торможения
2.8. В каких квадрантах плоскости ω, М изображаются обычно механические характеристики электрической машины в режиме динамического торможения?
2.9. (рисунок вопроса 2.8.) В каких квадрантах плоскости ω, М изображаются обычно механические характеристики электрической машины в режиме рекуперативного торможения?
2.10. В точке А электрическая машина работает
2.11. В точке А асинхронный двигатель работает
2.12. Двигатель постоянного тока, работающий в точке А,
2.13. Двигатель постоянного тока, работающий в точке А,
2.14. Асинхронный двигатель, работающий в точке А,
2.15. При работе машины в точке А справедливо соотношение
2.16. Жесткость механической характеристики двигателя независимого возбуждения при увеличении сопротивления якорной цепи
2.17. Внутреннее сопротивление якоря двигателя (UН=110В) составляет
2.18. Для характеристики а дополнительное сопротивление, включенное в цепь якоря машины (UН=110В) , составляет
2.19. При работе на характеристике а
2.20. Какая характеристика соответствует наибольшему сопротивлению в цепи якоря?
2.21. Жесткость механической характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при увеличении сопротивления якорной цепи
2.22. При переходе от схемы А к схеме Б машина тормозится по характеристике
 2.23. Пусковые сопротивления составляют
 Рис. 2.23 Рис. 2.18 2.24. При увеличении Х1+Х'2 величина критического момента асинхронного двигателя
2.25. Формула  получена в предположении, что
2.26.Критическое скольжение асинхронного двигателя
2.27. Сопротивление фазы обмотки ротора R'2=1Ом. Какие дополнительные сопротивления включены в фазы ротора, если машина имеет характеристику а?
2.28. В точках пересечения горизонтали г с характеристиками а, б, в асинхронной машины скольжение равно
2.29. При подаче на статор заторможенного асинхронного двигателя напряжения с частотой f1 частота f2 тока ротора
2.30. Если асинхронный двигатель в нормальной схеме включения при частоте напряжения статора 50Гц вращается со скоростью ω=0,25ω0, то частота в роторе составляет
2.31. В точках пересечения горизонтали г с характеристиками а, б, в асинхронной машины наибольшая частота тока в роторе будет на характеристике
2.32. В режиме динамического торможения асинхронной машины магнитный поток максимален при
2.33. Для увеличения максимального момента асинхронной машины в режиме динамического торможения необходимо
2.34. Максимальный момент синхронного двигателя
2.35. В момент времени t1 машина G работает
2.36. (рисунок вопроса 2.35). В момент времени t2 машина G работает
2.37. В момент времени t1 машина M работает
 Рис. 2.37. 2.38. (рисунок вопроса 2.37). В момент времени t2 машина Д работает
2.39. Меньшее время пуска вхолостую асинхронного двигателя, имеющего характеристики а, б, в, соответствует
2.40. Два асинхронных двигателя, имеющих одинаковые скорости идеального холостого хода и разные механические характеристики а и б, пускаются вхолостую. При этом
2.41. Асинхронный короткозамкнутый двигатель нормального исполнения пускается вхолостую. Наибольшее ускорение будет
2.42. Как повлияет на время пуска вхолостую короткозамкнутого асинхронного двигателя снижение питающего напряжения?
2.43. Меньшее время торможения асинхронного двигателя от ω=ωС до ω=0 соответствует характеристике
2.44. Меньшее время торможения асинхронного двигателя соответствует
|
;
;
.
;
.
средне
1 