ВВЕДЕНИЕ. Кафедра электроэнергетики

Кафедра электроэнергетики

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Авторы

О.А. Лысова, В.А. Ведерников

Учебное пособие для студентов специальностей 140604

«Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и 140211 «Электроснабжение»

Тюмень

УДК 621.34.001.2(0758)

Лысова О.А., Ведерников В.А. Электрический привод:Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2006. – 115с.

Рассмотрены основные вопросы статических и динамических режимов работы систем электропривода и способы реализации регулирования их скорости.

Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» и 140211 «Электроснабжение».

Илл.83, табл.4, библ. назв. 9

Рецензенты: Д.М. Червяков – кандидат технических наук, доцент каф.«Электроэнергетика» ТюмГНГУ; Ю.Б. Новоселов - кандидат технических наук, профессор, зам. гл.инженера ОАО «Гипротюменнефтегаз»

© Государственное образовательное

учреждение высшего

профессионального образования

«Тюменский государственный

нефтегазовый университет», 2006

ЛЫСОВА Ольга Александровна

ВЕДЕРНИКОВ Владимир Александрович

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Учебное пособие

Редактор Г.Б. Мальцева

Подписано к печати Бум. Писч. №1

Заказ № Уч.-изд. л. 9

Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 9.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 150 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625000, г.Тюмень, ул.Володарского,38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, г.Тюмень, ул.Киевская, 52

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время основным средством для приведения в движение рабочих машин и механизмов являются электрические двигатели, то есть подавляющее количество механической энергии, используемой в промышленности, производится с помощью электромеханических систем, преобразующих электрическую энергию в механическую. Для обеспечения требуемых технологическими условиями режимов работы производственных механизмов должна изменяться их механическая мощность. Поэтому одной из функций электромеханического преобразователя является управление потоком механической энергии электрическими способами.

Теория электропривода изучает законы совместного функционирования электрической машины и рабочего механизма и преобразования энергии из электрической в механическую и механической в электрическую. Электроприводом называется электромеханическая система, предназначенная для взаимного преобразования электрической и механической энергий и состоящая (рис.В.1) из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств.

Рис.В.1. Функциональная схема системы электропривода

В частных случаях преобразовательное и передаточное устройства могут отсутствовать и тогда система электропривода представляет из себя электродвигатель с необходимым набором управляющей аппаратуры, питающейся от сети.

Преобразовательное устройство – это элемент или совокупность элементов, предназначенных для преобразования напряжения сети электрического питания со стандартными постоянными параметрами в напряжение с требуемыми, регулируемыми (при необходимости) параметрами для питания конкретного двигателя.

К преобразовательным устройствам относятся трансформаторы, управляемые или неуправляемые выпрямители, преобразователи частоты и т.д.

Электродвигательное устройство – это электрическая машина, осуществляющая преобразование электрической энергии в механическую или механической в электрическую.

В табл.В.1 представлен перечень и электрические схемы применяемых в настоящее время в промышленности электрических машин (здесь не рассматриваются электрические машины специального исполнения малой мощности). Из таблицы видно, что, помимо прочего, машины постоянного тока подразделяются на машины с независимым и параллельным возбуждением. Однако термин «независимое возбуждение» подразумевает питание обмотки возбуждения от независимого источника напряжения, но, практически, обмотки возбуждения подавляющего большинства электрических машин питаются (возможно через преобразователь какого-либо типа) от той же сети, что и их якори, то есть по способу соединения такие машины фактически являются машинами параллельного возбуждения. Однако мощность современных электрических сетей такова, что взаимным влиянием цепей возбуждения и якоря электродвигателя через питающую сеть можно пренебречь и по физике своей работы такие машины считать электрическими машинами независимого возбуждения. Поэтому в дальнейшем не будет проводиться подразделения на машины независимого и параллельного возбуждения, а речь пойдет только о машинах независимого возбуждения.

Передаточное устройство – это редуктор (коробка передач), предназначенный для согласования скоростей и мощностей рабочего органа и электродвигателя. В частном случае электропривод может быть и безредукторным.

В зависимости от способа передачи двигателем механической энергии рабочему механизму различаются три типа электроприводов:

- групповой, когда один электродвигатель приводит в движение несколько рабочих механизмов. Используется для привода

конвейеров, валков прокатных станов и т.д. В нефтегазодобывающей промышленности групповой электропривод применяется на буровых установках, где один электродвигатель используется для поочередно работающих роторного стола и буровой лебедки. Однако применение такого типа привода ограничено и не имеет перспектив из-за усложнения его кинематической схемы и снижения КПД системы;

- одиночный – это электропривод, в котором один электродвигатель

приводит в движение один рабочий механизм. Такой тип привода

является наиболее распространенным в настоящее время;

- многодвигательный – это электропривод, где рабочие органы приводятся в движение несколькими электродвигателями. Причем многодвигательный электропривод может представлять из себя совокупность одиночных: например, электропривод мостового крана состоит из электроприводов передвижения моста, передвижения тележки и механизма подъема груза; или - один механизм, приводимый в движение несколькими электродвигателями, расположенными на одном валу. Достоинством электропривода второго типа является то, что суммарный момент инерции нескольких электрических машин, находящихся на одном валу, значительно меньше, чем момент инерции одного двигателя суммарной мощности. Следовательно, многодвигательный электропривод второго типа целесообразно применять для механизмов большой мощности, работающих с частыми пусками и торможениями.

Устройство управления – это часть электропривода, воздействующая на все остальные его элементы с целью получения требуемых режимов и формирования желаемых статических и динамических свойств системы. Диапазон применяемых в настоящее время устройств управления чрезвычайно широк и включает в себя как рубильники и контакторы, так и полупроводниковые и цифровые управляющие элементы.

За сто пятьдесят лет своего развития системы электропривода претерпели кардинальные изменения [3]. Осуществился переход от примитивного группового электропривода (общий электродвигатель – множество трансмиссий - рабочие агрегаты) до высокоинтеллектуального, осуществляющего сложнейшие операции при изменяющихся управляющих и возмущающих воздействиях. Наиболее значительными событиями в истории развития электропривода являются следующие:

- 1886 год – создание принципа построения асинхронного электродвигателя (Феррарис, Тесла);

- 1889 год – создание трехфазной сети и трехфазного асинхронного электродвигателя (М.О. Доливо-Добровольский);

- 1947 год – изобретение транзистора (Дж. Бардин, В. Братштейн);

- 1971 год – изобретение четырехразрядного микропроцессора (фирма Intel).

Асинхронный электродвигатель стал основным типом электрической машины благодаря своей простоте, надежности, невысокой стоимости.

Мощные полупроводниковые модули определили тип электрического преобразователя энергии. Микропроцессорные средства придали электроприводу высокую интеллектуальную способность.

В настоящее время развитие электромеханических систем идет в направлении все большего распространения регулируемых электроприводов на базе полупроводниковых преобразователей и микропроцессорных устройств управления.