Перелік методичних матеріалів

Вступ

 

Дисципліна "Автоматизований електропривод в нафтогазовій промисловості" відноситься до дисциплін вибору вищого навчального закладу і базується на дисциплінах професійної підготовки "Електричні машини" та "Теорія автоматичного керування".

Основна мета вивчення дисципліни - надати студентам знання: з механічних характеристик електричних двигунів та робочих механізмів і пов’язаного з ними рівнянням Д’Аламбера; зі способу пуску та гальмування електроприводів, що використовуються в нафтогазовій промисловості; ознайомити зі способами регулювання швидкості двигунів постійного і змінного струмів; з методами правильного вибору потужності двигунів для різних режимів роботи з врахуванням перехідних процесів, що діють в електроприводі; ознайомити з принципами побудови дискретних розімкнених схем керування та замкнених систем автоматизованого керування; з типовими схемами автоматизованого керування електроприводами в нафтогазовій промисловості.

Отримані знання студент повинен вміти використати під час продовження навчання та виконання курсових і дипломних проектів, а також на виробництві - для розробки дискретних і замкнених схем автоматизованого керування електроприводами різних виробничих механізмів; для правильного вибору потужності електродвигунів постійного і змінного струмів з метою енергоощадності.

Рекомендована література

Основна література

1.1 Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общин курс злектропривода. Учебник. 6-е изд.- М.: Знергоиздат, 1981.- 540 с.

1.2 Парфенов А.М. Автоматизированьїй злектропривод в нефтяной про-мишлености. - М.: Недра, 1982.- 227 с.

1.3 Семенцова А.О. Автоматизований електропривід в нафтогазовій промисловості. Конспект лекцій. - Івано- Франківськ: Факел, 2008.- 130 с.

1.4 Чернов А.С., Ожоган В.А., Семенцова А.О. Автоматизований елек-тропривід в нафтогазовій промисловості. Навчальний посібник. - Івано-Франківськ: Факел, -1998.- 148 с.

 

Додаткова література

1.5 Вешеневский С.М. Характеристики двигателей в злектроприводе. - М-Л.:3нергия, 1977.-212 с.

1.6 Глебович А.А., Киселев С.П. Злектрооборудование машин и злек-тропривод. Колос, 1975.- 302 с.

1.7 Справочник по проектированию злектопривода, силових и освети-тельньгх установок, /под ред. Я.М. Большама, Б.И. Круповича, М.Л. Самовара.-М.: Знергия, 1985.- 527 с.

1.8 Справочник по автоматизированому зяектроприводу. /под ред. А.В. Шонянского. - М.: Знергоатомиздат, 1983.- 480 с.

1.9 Башарин А.В., Новиксв В.А., Соколовский Г.Г. Управление злек-троприводами. -М.: Знероиздат, 1982.. 240 с.

1.10 Электропривод новьіх буровьіх установок с применением тиристор-ньіх преобразователей. Тематические научно-технические обозр- М: ВНИИОЗНТ, 1972- 190 с.

 

1.11 Бочаров Ю.И., Бутьірин Н.Т., Шарахни В.Н. Микропроцессорньїе системи управлення злектроприводами. Учебное пособие.- Л.: ЛПИ, 1986.- 78 с.

 

Перелік методичних матеріалів

2.1 Семенцова А.О. Практикум з курсу: "Автоматизований електропривод нафтогазової промисловості" та "Основи електропривода". - Івано-Франківськ: Факел, 1997.- 94 с.

2.2 Лабораторний практикум "Електрифікація технологічних комплексів та електропривод.- Івано-Франківськ: Факел, 2000.-81 с.

Робоча програма курсу

Зміст лекційного курсу

Таблиця 3.1 - Зміст лекційного курсу

Тиждень	№ лекці	Тема лекції та її зміст	Обсяг годин	Література
Порядковий номер	Пара-граф
		Тема 1.Основне рівняння руху електропривода (рівняння Д'Аламбера). Приведення статичних і динамічних моментів до валу двигуна. Практичне, використання основного рівняння руху при визначенні часу пуску і гальмування електропривода підприємств нафтогазової промисловості.		[1.1] [1.2] [1.3]	5.2-5.5; 1,1-1,3 Тема 1.
3-5	2-3	Тема 2.Електромеханічні; властивості двигунів електроприводів. Математична модель електропривода з двигуном постійного струму незалежного збудження. Пуск та гальмівні режими. Основні показники регулювання швидкості двигунів. Способи регулювання швидкості електроприводу з ДПС.		[1.2] [1.1] [1.3] [2.1]	2,2, 3,1; 2-3, 3-2 Тема 2 с.13-36
		Математична модель приводу з асинхронним двигуном. Пуск і гальмівні режими. Регулювання швидкості електроприводу з асинхронним двигуном з к. з. ротором та з фазним ротором.		[1.1] [1.2] [1.3] [2.1]	2-9, 2-10, 3-8, 3-9, 3-11; 3,3;4,6; Тема 2, с.36-49
Продовження таблиці 3.1
		Математична модель електроприводу з синхронним двигу-ном. Способи пуску і гальмування. Регулювання швидкості за допомогою ЕМК привода роторного стола та машино-вентильного каскаду привода насосної станції бурової установки.		[1.1] [1.2] [1.3] [2.1]	2,11; 3,4;3,5 тема 2 с.51-55.
		Тема 3.Перехідні процеси в електроприводі. Перехідні процеси під час пуску та гальмування привода з ДПС незалежного збудження та АД. Перехідні процеси під час нагріву та охолодження.		[1.1] [1.2] [1.3] [2.1]	5-8, 5-16, 6.2; 4.1-4.6; Тема 3; с.56-72.
		Тема 4.Вибір потужності електродвигунів. Умова вибору потужності електродвигунів. Методи вибору потужності для тривалого, короткочасного і повторно-короткочасного режимів роботи з постійним і змінним навантаженням. Вибір потужності електродвигунів механізмів нафтогазової промисловості.		[1.1] [1.2] [1.3] [2.1]	6.1-6.6; 5.1-5.5: Тема 4: с.73-85.
		Тема 5:Принципи побудови дискретних схем автомати-зованого керування електроприводами. ТОСТ, на аппаратуру керування захисту та сигналізації. Типові схеми автоматизованого керування електроприводами в функції струму та часу, які використовуються в нафтогазовій промисловості.		[1.1] [1.2] [1.3]	9-2.9-4: 6.1.6.2.6.3: Тема 5
		Принципи побудови замкнених систем автоматизованого керування. Зворотні зв'язки, Стежний електропривід подачі долота бурової установки нафтогазової промисло-вості. Мікропроцесорне керування електроприводами.		[1.1] [1.2] [1.3]	8-2; 7,8,9 Тема 5

Зміст лабораторних занять

Таблиця 3.2 т Зміст лабораторних занять

Тиждень	№ лекції	Тема лабораторної1 та її зміст	Обсяг годин	Література
Порядковий номер	Пара-граф
		Вступ. Інструктаж з техніки безпеки під час виконання лабораторних робіт. Видача завдань.		[1.4]	с. 4-6
		Лабораторна робота №2.Дослідження механічних характери-стик асинхронного двигуна з фазним ротором.		[1.4]	с.16-25
		Лабораторна робота №14.. Дослідження механічних характеристик тиристорного електропривода. ТП-Д.		[1.4]	с.119-126
		Лабораторна робота №7.Дослідження перехідних процесів під час пуску і гальмування двигуна постійного струму паралельного збудження.		[1.4]	с.62-69.
		Лабораторна робота №1.Дослідження електроприводу вентиляторної установки і вибір потужності електродвигуна		[1.4]	с.6-15
		Лабораторна робота №11.Вивчення і налагодження схеми автоматизованого керування асинхронним двигуном з фазним ротором з прискоренням в функції часу і електродинамічним гальмуванням.		[1.4]	с.96-100
		Лабораторна робота №16.Дослідження замкненої системи електропривода тиристорний перетворювач-двигун (ТП-Д). механічних характеристик тиристорного електропривода ТП-Д.		[1.4]	с.134-145
		Лабораторна робота№2. Дослідження електроприводу підйомної установки.		[1.4]	с.16-22
		Лабораторна робота№15. Вивчення електропривода з електромагнітною муфтою ковзання і дослідження його механічних характеристик.		[1.4]	с.127-133

Зміст курсу

4.1 Основне рівняння руху електропривода (рівняння Д'Аламбера)

4.1.1 Програмні питання

Поняття електропривода, його класифікація. Сили і моменти, що діють в електроприводі. Основне рівняння руху електропривода для обертальних і поступальних рухів. Приведення статичних і динамічних моментів до валу двигуна. Практичне використання основного рівняння руху для визначення часу пуску і гальмування електроприводів нафтогазової промисловості.

Механічні характеристики виробничих механізмів і електродвигунів. Жорсткість механічних характеристик. Умова стійкої сумісної роботи електродвигуна і виробничого механізму.

 

Методичні вказівки

При вивченні цієї теми слід зрозуміти, які сили і моменти діють в електроприводі (сили і моменти, що створює двигун; сили і моменти, що створює робочий (виробничий) механізм (активні і реактивні); сили і моменти динамічні, ям діють під час перехідних режимів). Треба засвоїти одиниці основних величин, що зустрічаються в електроприводі, знати методику приведення статичних і динамічних моментів (сил) до валу двигуна.

Треба чітко уявити умови стійкої роботи електропривода. Вміти використовувати основне рівняння руху для визначення часу пуску і гальмування електропривода.

Література: [1.1, с.5-22; 1.2, с.6-14; 1.3].

 

4.1.3 Контрольні запитання

1 Поясніть, які моменти (сили) діють в електроприводах.

2 Запишіть основне рівняння руху для обертального і поступального руху привода.

3 Як здійснюється приведення статичних і динамічних моментів (зусиль) до валу двигуна?

4 Що називається жорсткістю механічної характеристики виробничого механізму і електродвигуна?

5 Що називається жорсткістю механічної характеристики? її графічна інтерпретація.

6 Яким чином визначається коефіцієнт етатизму? Поясніть графічно ділянки стійкої роботи асинхронного двигуна з к. з. ротором і вентилятора.

7 Як визначається час пуску і час гальмування електропривода?

 

Методичні вказівки

Вміти проаналізувати рівняння механічної характеристики привода з двигуном постійного струму (ДПС) незалежного збудження. Звернути увагу на методику побудови природної і штучних механічних характеристик для робочого і гальмівних режимів за паспортними і каталожними даними.

Зрозуміти способи пуску електропривода з ДПС незалежного збудження і гальмування, за допомогою яких можна зробити швидку зупинку двигуна, або перевести в режим роботи на малій швидкості, реверсування і ін.

Чітко уявити важливість основних показників регулювання швидкості двигунів і вивчити способи регулювання швидкості двигунів для приводів з ДПС незалежного збудження. Вміти дати оцінку кожного способу регулювання, виходячи з основних показників регулювання.

Література: [1.1, с.26-89; 1.2, с.14-17; 1.3; 2.1, с.13-36].

4.2.3 Контрольні запитання

 

1 Поясніть методику побудови природної і штучних механічних характеристик. Проілюструйте її прикладом для двигуна постійного струму незалежного збудження.

2 Назвіть можливі способи пуску привода з ДПС незалежного збудження.

3 Назвіть і поясніть основні способи гальмування привода з ДПС.

4 Основні переваги, недоліки і галузь застосування електродинамічного гальмування двигунів постійного струму.

5 Які умови реалізації рекуперативного гальмування?

6 Що розуміє діапазон, точність, плавність і напрям регулювання швидкості двигуна електропривода?

7 Що означає регулювання швидкості при постійному моменті і при постійній потужності?

8 Поясніть, в чому полягає різниця між регулюванням швидкості зміною додаткового опору в колі якоря і зміною магнітного потоку? Проілюструйте графічно.

9 Як визначається загальний діапазон регулювання швидкості при зміні напруги живлення двигуна. Якими способами його можна збільшити?

10 Які фактори обмежують величину діапазону регулювання?

11 Накресліть механічні характеристики електропривода з ДПС незалежного збудження при регулюванні швидкості шляхом зміни напруги, додаткового опору в колі якоря і зміни магнітного потоку, враховуючи, що момент опору (статичний момент) М0=const.

Математична модель привода з асинхронним двигуном (АД)

4.3.1 Програмні запитання

 

Вивід рівняння механічної характеристики електропривода з асинхронним двигуном. Спрощене рівняння механічної характеристики (рівняння Клосса). Пуск електропривода з АД за допомогою додаткового опору, що вводиться в коло статора або ротора. Природна і штучні механічні характеристики. Побудова природної механічної характеристики для привода з АД з фазним ротором за паспортними даними.

Гальмівні режими привода: рекуперативне, електродинамічне, конденсаторне гальмування і гальмування проти вмиканням.

Основні способи регулювання швидкості електропривода з АД з к. з. ротором та з АД з фазним ротором: введення додаткового активного (індуктивного, активно-індуктивного) опору в коло статора; введення додаткового активного опору в коло ротора; зміна числа пар полюсів; зміна частоти мережі живлення. Оцінка кожного способу регулювання згідно до основних показників регулювання швидкості!

Методичні вказівки

 

Слід вивчити методику побудови природної і штучних механічних характеристик електропривода з АД. Звернути увагу на способи пуску і регулювання швидкості цього приводу. Чітко розуміти задачі, які можливо вирішувати за допомогою статичних механічних характеристик, та способи отримання найбільш вигідних характеристик режиму двигуна.

Розуміти суть гальмівних режимів і вміти використовувати відповідні способи гальмування для електроприводів нафтогазової промисловості.

При вивченні питань, які зв'язані з регулюванням швидкості електроприводів з двигунами змінного струму, треба мати на увазі, що отримання плавного регулювання в великих межах на відміну від двигунів постійного струму для цих двигунів є важкою справою. В цьому плані втрачається в певній ступені перевага асинхронних двигунів в частині надійності і економічності відносно двигунів постійного струму в електроприводах, що потребують великого діапазону і плавного регулювання швидкості.

Треба знати направлення, в яких проводяться роботи, по застосуванню регулювальних властивостей електроприводів з двигунами змінного струму.

Література:.[1.1, с.93-267; 1.2, с.18-30; 1.3; 2.1, с. 36-49]

4.3.3 Контрольні запитання

1 Побудувати природну механічну характеристику для синхронного двигуна за паспортними даними, використовуючи формулу Клосса.

2 Як змінюється пусковий і максимальний моменти асинхронного двигуна при зміні напруги мережі живлення?

3 Які способи пуску електропривода з АД найбільш розповсюджені?

4 Перерахуйте основні гальмівні режими електропривода з АД. За допомогою якого способу гальмування можна зупинити двигун без втручання оператора?

5 Способи регулювання швидкості електропривода з асинхронними двигунами.

6 Поясніть суть частотного регулювання швидкості електропривода з АД з проміжною ланкою постійного струму. Для чого потрібний блок синхронного регулювання керуючим випрямлячем і інвертором струму (напруги)?

 

Методичні вказівки

 

При вивченні даної теми слід зрозуміти, яким чином будується кутова характеристика СД; від яких параметрів залежить перевантажувальна здатність синхронного двигуна; як здійснюється асинхронний пуск синхронного двигуна.

Необхідно звернути увагу на регулювання швидкості електроприводів роторного стола і бурової лебідки шляхом зміни струму збудження електромагнітної муфти ковзання (ЕМК). Вміти проаналізувати механічні характеристики привода з ЕМК, які отримані при різних струмах обмотки збудження ЕМК.

Чітко уявити різницю між електричним і електромеханічним машино-вентильним каскадами; зрозуміти, яким чином використовується енергія втрат на ковзання АД (МВК) і здійснюється регулювання швидкості двигуна бурового насоса шляхом зміни величини додаткової ЕРС генератора додаткової ЕРС; вміти проаналізувати механічні характеристики цього приводу.

Література: [1.1, с.89-91; 1.2, с.54-57; 1.2, с.57-64; 1.2, с.39-42; 1.3; 2.1, с.51-55].

4.4.3 Контрольні запитання

1 Поясніть методику побудови кутової характеристики СД. Проілюструйте графічно режим стійкої і нестійкої роботи привода з С Д.

2 Яким чином здійснюється пуск електропривода з синхронним двигуном?

3 Поясніть, яким чином елементи електромагнітної муфти ковзання з'єднюються з ротором асинхронного двигуна і з робочим механізмом. Яким чином здійснюється регулювання швидкості робочого механізму привода з ЕМК?

4 Яким чином здійснюється регулювання швидкості робочого механізму привода з ЕМК?

5 Чому для електроприводу з ЕМК доцільно регулювання швидкості проводити при постійній потужності? Проаналізуйте це на механічних характеристиках привода.

6 Як здійснюється пуск бурового насосу за допомогою системи машино-вентильного каскаду?

7 Поясніть, яким чином здійснюється регулювання швидкості АД в системі машино-вентильного каскаду.

8 Яка різниця між електромеханічним і електричним машино вентильним каскадом?

9 Поясніть, як швидкість АД залежить від величини додаткової ЕРС.

 

Методичні вказівки

В цій темі розглядаються питання динаміки електропривода і перехідних режимів. Слід звернути увагу на те, що всі перехідні процеси описує диференційне рівняння руху електроприводу, як для пуску, так і для гальмування, нагріву і охолодження та інше. Зрозуміти, що на перехідні процеси в електроприводі, діє вплив механічної, електромагнітної та теплової інерції.

Вміти, маючи перехідну характеристику процесу визначити величину електромеханічної, електромагнітної постійної часу, постійної нагріву, або охолодження.

Проаналізувати/яким чином визначається час пуску, або гальмування при одно- та багатоступеневому пусках, яким чином використовується ЕОМ і як, маючи вихідні дані, будуються перехідні характеристики для швидкості, струму і моменту.

Вміти запропонувати заходи по скороченню часу перехідного процесу.

Література: [1.1, с.266-309; 1.2, с.42-51; 1.3; 2.1, с.56-72].

 

4.4.3 Контрольні запитання

1 Які параметри визначають електромеханічну постійну часу?

2 Які параметри визначають електромагнітну постійну часу і постійну часу нагріву?

3 Для чого потрібне вивчення перехідних процесів в електроприводі?

4 Проаналізувати перехідні процеси (механічні і електромеханічні) в електроприводі з двигуном постійного струму незалежного збудження.

5 В чому полягає різниця при розрахунках механічних перехідних процесів в електроприводах з АД і ДПС незалежного збудження?

6 Як графічно визначається електромеханічна постійна часу і час пуску або гальмування?

7 Яка закономірність зміни швидкості, струму, моменту в часі при пуску або гальмуванні електроприводів з ДПС і АД?

8 Як впливають перехідні процеси під час нагріву і охолодження на вибір потужності електродвигунів?

Методичні вказівки.

 

Під час вивчення цієї теми треба зрозуміти основну умову вибору потужності електродвигунів і засвоїти найбільш розповсюджені режими роботи двигунів.

Проаналізувати, в якому випадку для тривалого режиму роботи S1 вибір потужності електродвигуна здійснюється за емпіричними формулами, за методами середніх втрат та середньоквадратичних еквівалентних величин. Як робиться перевірка на перевантажувальну здатність.

Вивчити, яким чином здійснюється вибір потужності двигуна для короткочасного S2 і повторно-короткочасного S3 режимів роботи. Як при короткочасному режимі враховуються механічний і тепловий коефіцієнти, а при повторно-короткочасному - тривалість ввімкнення. Які стандартні значення ТВ%.

Проаналізувати, як впливає ТВ% на величину потужності електродвигуна.

Вміти побудувати графік навантаження.

Література: [1.1, с.325-386; 1.2, с.65-79; 1.3; 2.1, с.73-85].

4.5.3 Контрольні запитання

1 Які класи ізоляції електричних двигунів існують? Умова вибору потужності електродвигунів.

2 Яку розмірність має постійна нагріву електродвигуна?

3 Що обмежує навантажувальну здатність електродвигунів?

4 Накресліть графіки навантаження для тривалого(зі змінним навантаженням), короткочасного і повторно-короткочасного режимів роботи.

5 Запишіть емпіричні формули для визначення потужності для двигуна вентилятора, насоса, компресора, які мають тривалий режим роботи з незмінним графіком навантаження.

6 Запишіть формули для визначення середніх втрат і середньоквадратичних еквівалентних величин: струму, моменту потужності. В яких випадках ці формули застосовують?

7 Як визначається коефіцієнт теплового перевантаження двигуна? Коли його застосовують?

8 Яким чином робиться перерахунок потужності електродвигуна коли розрахункове значення ТВ_розр% відрізняється від стандартного ТВ_станд%?

9 Як визначити розрахункову тривалість ввімкнення ТВ_розр?

 

Методичні вказівки

 

Автоматизоване керування електроприводами полягає у здійсненні пуску, гальмування, реверсу, регулюванні, швидкості та підтриманні режимів роботи привода у відповідності до вимог виробничого процесу. Розімкнені дискретні схеми керування електроприводами до недавнього часу надзвичайно широко застосовувались в різних галузях промисловості і будувалися, головним чином, на використанні релейно-контакторної апаратури.

При вивченні питань цієї теми основну увагу слід приділити принципам побудови схем керування в функції часу, швидкості, струму, а також релейно-контакторним схемам керування з двигунами постійного і змінного струму.

В результаті вивчення цієї теми студенти повинні повністю оволодіти навичками читання принципових схем автоматизованого керування двигуном бурового насосу, занурювальним електродвигуном електробура та іншими механізмами.

Література: [1.1, с.388-421, с.424-456; 1.2, с.107-118, с.133-144; 1.3,тема 5]

4.6.3 Контрольні запитання

1 Надайте короткий перелік елементів систем автоматизованого керування електроприводами.

2 Які функції виконують: магнітний пускач, автоматичний вимикач, реле часу, контактори та інші?

3 Для чого потрібна в схемах автоматизованого керування електроприводами електричне і механічне блокування? Як воно виконується?

4 Накресліть схему пуску і гальмування асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором. Яка пускова механічна характеристика цього приводу?

5 Поясніть дію схеми прямого пуску синхронного двигуна бурового насосу.

6 Для чого в схемі керування синхронним двигуном бурового насосу потрібне форсування збудження?

7 Сформулюйте основні принципи керування, що використовуються в розімкнених системах керування електроприводами.

8 Поясніть принцип дії схеми керування занурювальним двигуном електробура.

9 Які види захисту передбачені в дискретній схемі керування занурювальним двигуном електробура.

 

Методичні вказівки

При вивченні вказаної теми треба чітко зрозуміти основні властивості замкнених систем автоматизованого керування: з від'ємним зворотнім жорстким зв'язком по швидкості; з додатнім зворотнім зв'язком по струму і від'ємним жорстким зворотнім зв'язком по швидкості; і від'ємним зворотнім зв'язком по напрузі. Треба також знати, яким чином параметри системи, в частості, коефіцієнти підсилення ланцюгів зворотних зв'язків по швидкості, струму і напруги впливають на статичну похибку, стійкість і якість перехідних процесів.

Сучасні замкнені системи автоматизованого керування мають регулятори (швидкості, струму та інші), електро-машинні, магнітні підсилювачі, тиристорні перетворювачі. На відміну від без інерційного тиристорного перетворювача, магнітні підсилювачі (МП) та інші мають значну інерційність. Для потужних МП постійна часу досягає декількох секунд. Регулятори швидкості різних виробничих механізмів часто будуються по принципу підпорядкованого регулювання параметрів, зазвичай з двома контурами: внутрішнім контуром струму і зовнішнім контуром швидкості.

Треба звернути увагу на те, що динамічні властивості системи визначає передавальна функція, тому для її визначення треба знати передавальні функції окремих ланок і їх взаємозв'язки. Критерії оцінки стійкості замкнених систем.

Особливу увагу слід приділити вивченню стежного електропривода і його практичного використання в автоматичних регуляторах подачі долота.

Слід уважно ознайомитись з замкненою системою стабілізації потужності на валу занурювального двигуна, яка дозволяє більш, повно використовувати потужність двигуна електробура під час буріння свердловин на нафту і газ.

Вивчити основні задачі мікропроцесорного керування електроприводами, архітектуру мікропроцесора. Розібратися в аналоговій і мікропроцесорній системі керування електро-приводами з двигуном постійного струму незалежного збудження.

Література: [1.1, с.242-250, 505-508, 512-521; 1.2, с.159-204; 1.3, тема 5; 1.11, с.8-75]

4.7.3 Контрольні запитання

 

1 Сформулюйте основні вимоги, які ставлять до регуляторів швидкості.

2 Основне призначення зворотних зв'язків. Поясніть дію додатних і від'ємних зворотних зв'язків; жорстких і гнучких; внутрішніх і зовнішніх.

3 Як зворотні зв'язки впливають на жорсткість механічних характеристик?

4 Що являє собою передавальна функція системи керування? Які ланки мають передавальні функції двигуна постійного струму, асинхронного двигуна, магнітного підсилювача?

5 В чому полягає різниця між стежним електроприводом перервної і безперервної дії?

6 Яким чином стежний електропривід реалізований в регуляторі подачі долота?

7 Які зворотні зв'язки передбачені в замкненій системі стабілізації потужності на валу двигуна електробура? В чому полягає перевага цієї системи в порівнянні з системою стабілізації струму статора?

8 Що містить архітектура мікропроцесора?

9 Поясніть переваги мікропроцесорного керування електроприводами.

10 Яким чином здійснюється перехід від аналогової системи керування до мікропроцесорної? Поясніть це на прикладі електропривода з двигуном постійного струму.

Контрольні домашні завдання

Загальні вимоги

Контрольні завдання містять 6 задач і виконуються в процесі вивчання курсу. Всі задачі мають практичний характер і, виконуючи їх, студент набуває навички самостійної інженерної роботи.

Під час виконання контрольних завдань повинні бути витримані такі обов'язкові вимоги:

- варіант, що виконується, повинен відповідати трьом цифрам шифрам (останньої, передостанньої і середній);

- текстовий і розрахунковий матеріали слід виконувати ручкою, залишаючи поля; графічний - на міліметровому папері;

- складати зведені таблиці для основних розрахункових даних для однотипних обчислень за однотипних формулами;

- рішення задачі повинно містити відповіді на всі питання у повному об'ємі;

- графіки треба будувати в абсолютних одиницях з вказівкою заданих і розрахункових величин (наприклад, номінальні швидкості, струм, момент);

- при побудові графіків нелінійних залежностей по рівняннях треба виконувати повний числовий розрахунок мінімум для двох - трьох точок, для решта точок треба зробити таблицю з вказівкою вихідних, кінцевих і проміжних даних;

- під час розрахунку перехідних процесів при пуску і гальмуванні електроприводу з двигуном постійного струму незалежного збудження і асинхронним двигуном доцільне використання ЕОМ і програму REAP

Правильність виконаних обчислень є обов'язковою умовою зарахування роботи. Після рішення кожної задачі бажано проаналізувати отримані результати.

Виконані контрольні роботи надсилають на кафедру для перевірки, в термін, що встановлений навчальним графіком.

Розв'яжіть задачу 1

Для заданих, значень привода з двигуном постійного струму паралельного збудження (таблиця 5.1) розрахувати механічну характеристику за паспортними даними, пускові опори, побудувати пускову та гальмівну діаграми.

 

Таблиця 5.1 - Завдання до задачі 1

Остання цифра шифру	Тип двигуна	Uном, В	Pном, кВт	nном, об/хв.	Iном, А	J, кгм2	Вид гальмування
	П-51				65,5	0,09	електродинамічне
	П-51				59,0	0,09	генераторне
	П-52		4.5		50,5	0,1	противмиканням
	П-52				43,5	0,1	електродинамічне
	П-61					0,14	противмиканням
	ДП-31		8.5			0,3	генераторне
	ДП-32					0,43	електродинамічне
	ДП-41					0,8	електродинамічне
	ДП-82					17,0	противмиканням
	ДП-42					1,05	електродинамічне

Методичні вказівки

При побудові механічної характеристики за паспортними даними ω=f(М) треба мати на увазі, що рівняння механічної характеристики

(5.1)

де U - напруга мережі живлення, В;

k_e Ф = Се - коефіцієнт ЕРС;

k_м Ф = См - коефіцієнт моменту;

(5.2)

Ф - магнітний потік обмотки збудження двигуна, Вб;

М - момент двигуна, кГм або Нм;

R - опір якірного кола, Ом.

(5.3)

де r_я - активний опір якоря двигуна, Ом;

(5.4)

де - номінальний коефіцієнт корисної дії ( 0,75 - 0,8).

- додатковий опір в якірному колі, Ом.

Згідно (5.1) механічна характеристика привода є пряма лінія з початком в точці _.

, (5.5)

або

(5.6)

Точка - це швидкість ідеального холостого ходу, яку має двигун, коли М=0.

Таким чином пряму лінію можна побудувати за двома точками:

Перша: М=0; , об/хв, або % *

Друга:

,

або

,

або .

Будуємо характеристику:

Рисунок 5.1 - Природна механічна характеристика привода побудована за паспортними даними.

 

Рекомендується така послідовність розрахунку:

- розрахувати і побудувати за паспортними даними природну механічну характеристику привода;

- використовуючи графо-аналітичний метод побудувати пускові характеристики, виходячи з умови, що мінімальний момент переключення знаходиться в межах , а максимальний момент переключення ;

- визначити кількість секцій пускового резистора;

- визначити опори секцій і повний опір пускового резистора;

- визначити гальмівний момент і гальмівний опір.

Примітка: всі характеристики повинні бути накреслені на одному графіку в абсолютних одиницях.

Література [1.3, тема 2; 2.1, с. 6-7, с. 13-16]

Розв'яжіть задачу 2

Для заданих значень приводу з асинхронним двигуном з фазним ротором (таблиця 5.2) побудувати природну і штучні механічні характеристики і визначити опори секцій пускового резистора та опір цього резистора. Двигун типу МТН, 380/220 В, 50 Гц, тривалість ввімкнення 25 %.

 

Таблиця 5.2 – Завдання до задачі 2	Момент інерції J,кгм	0,2	0,46	1,25	0,27	2,0	5,7	1,1			4,3
U ном, В	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220	380/220
Ротор	Xp1, Ом	0,57	0,66	0,254	0,625	0,23	0,36	0,64	0,13	0,109	0,45
rp1, Ом	0,67	0,47	0,125	0,603	0,08	0,09	0,498	0,03	0,021	0,12
Jрном, А	16,5
Eрном, В
Статор	Xc, Ом	1,7	0,88	0,43	1,14	0,27	0,17	0,84	0,14	0,048	0,23
rc, Ом	2,62	0,84	0,34	1,61	0,22	0,1	0,98	0,06	0,013	0,164
Iсном, A	11,6	24,6		15,3			26,1
	0,72/0,15	0,7/0,11	0,77/0,09	0,76/0,12	0,77/0,08	0,79/0,08	0,74/0,12	0,77/0,06	0,73/0,042	0,77/0,07
	2,2	2,0	2,4	2,0	3,0	3,0	2,0	2,6	2,3	2,3
n0, об/хв
Рном, кВт	3,5	8,2	17,5	5,3
Перед-остання цифра шифру

Методичні вказівки

Механічна характеристика електропривода з асинхронним двигуном або має лінійну і нелінійну частину. Для побудови природної механічної характеристики треба визначити мінімум три точки, а далі розрахунки проводити, використовуючи спрощене рівняння механічної характеристики (рівняння Клосса).

Побудова природної механічної характеристики за паспортними даними проводиться таким чином:

Знаходимо першу точку:

Знаходимо другу точку:

;

;