Шпаргалка

Шпоры по электроприводу

Категория:

Шпаргалка

Дисциплина:

Электропривод

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

15 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 54
Год сдачи: 2021
Дата публикации: 06.09.2021

Фрагменты для ознакомления

СОДЕРЖАНИЕ

1.1 Классификация электрических машин. 3

1.2 Назначение, область применения эл. привода с шаговым двигателем. Структурная схема шагового электропривода. 3

1.3 Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения и их характеристики. 4

2.1 Номинальные данные электрических машин. 5

2.2 Принцип действия и конструкция ШД активного типа. 5

2.3 Работа двигателей постоянного тока в тормозных режимах. 6

3.1 Основные требования, предъявляемые к электрическим машинам. 7

3.2 Способы коммутации обмоток статора ШД активного типа. 7

3.3 Сопоставление свойств двигателей постоянного тока с различными системами возбуждения. 7

4.1 Основные требования, предъявляемые к электрическим машинам. 8

4.2 Конструкция и принцип действия реактивных ШД. 8

4.3 Высокомоментные двигатели постоянного тока. 8

5.1 Однофазный трансформатор. Назначение, принцип работы, устройство. Коэффициент трансформации. 9

5.2 Режимы работы ШД. 10

5.3 Малоинерционные двигатели постоянного тока. 11

6.1 Конструкция однофазных трансформаторов малой мощности. 12

6.2 Рабочие характеристики шаговых двигателей. 12

6.3 Бесконтактные( вентильные) двигатели пост. Тока. 13

7.1 Идеализированный трансформатор. Режим холостого хода. 14

7.2 Квазистатический режим работы шагового двигателя. 14

7.3 Линейные двигатели постоянного тока. 14

8.1 Идеализированный трансформатор. Работа под нагрузкой. 15

8.2 Установивишийся режим работы ШД. 15

8.3 Область применения и принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя. 16

9.1 Внешняя характеристика трансформатора. 17

9.2 Переходные режимы работы ШД. 17

9.3 Устройство асинхронных трёхфазных двигателей. 18

10.1 Энергетическая диаграмма. КПД трансформатора. 19

10.2 Порядок выбора ШД.. 19

10.3 Основные параметры асинхронных трехфазных двигателей и их определение. 20

11.1 Трехфазные трансформаторы.. 21

11.2 Управление приводом с ШД. Методы дробления шага. 22

11.3 Схема замещения асинхронного двигателя. 23

12.1 Автотрансформаторы.. 24

12.2 Коллекторные микродвигатели переменного тока. Назначение, основные конструктивные особенности. 24

12.3 Энергетическая диаграмма асинхронного 3-хфазного двигателя. 25

13.1 Измерительные трансформаторы.. 26

13.2 Принцип работы и характеристики силовых коллекторных микродвигателей переменного тока. 27

13.3 Вращающий момент 3-хфазного асинхронного двигателя. 28

14.1 Принцип действия электродвигателя постоянного тока. 29

14.2 Универсальные коллекторные двигатели и их характеристики. 29

14.3 Механические характеристики 3-х фазного асинхронного двигателя. 30

15.1 Обратимость электрических машин. 31

15.2 Регулирование частоты вращения коллекторных двигателей переменного тока. Защита от радиопомех. 31

15.3 Формула Клосса, анализ механических характеристик. 32

16.1 Устройство электродвигателя постоянного тока. 33

16.2 Синхронные машины: общие сведения, назначение и классификация. 33

16.3 Работа асинхронного двигателя в тормозных режимах. Механические характеристики 3-х фазного двигателя в тормозных режимах. 34

17.1 Якорные обмотки электрических машин постоянного тока. 35

17.2 Синхронные микродвигатели с постоянными магнитами: принцип действия, конструкция, характеристики. 35

17.3 Рабочие характеристики 3-х фазного асинхронного электродвигателя. 36

18.1.Магнитная цепь и магнитное поле электрической машины постоянного тока. 37

18.2.Синхронные реактивные двигатели. Принцип действия, характеристики. 37

18.3.Пуск и реверсирование 3-х фазного асинхронного двигателя. 38

19.1.Коммутация в эл. машинах пост. тока и способы уменьшения искрения под щетками. 39

19.2.Однофазные асинхронные двигатели. Назначение. Принцип действия. Устройство. 39

19.3.Способы регулирования частоты вращения 3-х фазных асинхронных двигателей. 40

20.1.Потери в машинах пост тока. 41

20.2.Пуск однофазных двигателей .Однофазные двигатели с пусковым конденсатором, с рабочим конденсатором.. 42

20.3. Регулирование скорости вращения 3-х фазных асинхронных двигателей изменением сопротивления роторной цепи. 42

21.1. Энергетическая диаграмма и КПД двигателя пост тока. 43

21.2. Использование 3-х фазных асинхронных двигателей для работы от однофазной сети. Универсальные асинхронные двигатели. 43

21.3. Регулирование асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к статору. 44

22.1. Регулирование асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к статору. 45

22.2. Асинхронный тахогенератор. Назначение, принцип действия. Характеристики. Устройство. 45

22.3. Регулирование асинхронного двигателя совместным изменением частоты и напряжения. 46

23.1 Уравнение ЭДС электродвигателя постоянного тока. Пуск двигателя. 47

23.2. Тахогенераторы постоянного тока. Назначение, конструкция, характеристики. 47

23.3. Регулирование асинхронного двигателя переключением пар полюсов. 47

24.1. Вращающий момент электродвигателя постоянного тока. Уравнения мощности и моментов. 48

24.2. Асинхронный тахогенератор. Назначение, принцип действия. Характеристики. Устройство. (да, точно такой же как и в 22 билете). 48

24.3. Исполнительные асинхронные двигатели. Назначение, способы управления, устройство, характеристики. 48

25.1. Способы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока. Реверсирование ДПТ. 50

25.2. Вращающийся трансформатор. Назначение, принцип работы, способы включения. Характеристики. 51

25.3. Назначение, область применения эл. привода с шаговым двигателем (ШД). Структурная схема шагового электропривода. 52

 

Билет №1

 

1.1 Классификация электрических машин.

Электрическая машина - система автоматизации. Классифицируются по назначению, роду тока, принципу действия, мощности и частоте вращения.

Назначение.

  1. Электромагнитные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, их устанавливают в автономных механических установках, транспортных средствах в качестве источника питания, в устройствах связи.
  2. Электрические двигатели - электрическую энергию в механическую, они приводят в движение различные механизмы, их используют в качестве исполнительных, регулирующих и программируемых органов. Электрические машины небольшой мощности 600-700 Вт называют микромашинами. Электрические микромашины подразделяют на следующие группы:
  • Силовые электродвигатели приводят во вращение различные механизмы.
  • Управляемые (исполнительные) преобразуют электрический сигнал в механическое перемещение вала.
  • Тахогенераторы преобразуют механическое вращение вала в электрический сигнал, пропорциональное частоте вращения вала.
  • Вращающиеся трансформаторы - электрические машины, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора.
  • Машины синхронной связи - сельсины, осуществляют синхронный или синфазный поворот (вращение) нескольких несвязанных между собой валов.
  • Микромашины гироскопических приборов-осуществляют вращение роторов героскопов с высокой частотой вращения.

Переменного и постоянного тока.

Переменного тока в зависимости от принципа действия и особенностей магнитной системы подразделяют на асинхронные, синхронные и коллекторные.

Трансформаторы используют для преобразования переменного тока одного напряжение в переменный ток другого U при неизменной частоте. Они используются в системах передачи и распределения электрической энергии в выпрямителях, преобразователях, электрических измерениях и функциональных преобразователях.

Асинхронные используются в качестве электродвигателей трехфазного переменного тока - простота, надёжность.(компрессоры, грузоперевозки)

Синхронные машины большой мощности применяются в качестве генератора переменного тока. В устройствах автоматики используют синхронные микромашины, в том числе и шаговые двигатели.

Коллекторные машины используются в качестве электродвигателей (сложная конструкция и требуют ухода). В устройствах автоматики бытовых приборов - универсальные коллекторы (как постоянного тока, так и переменного).

Машины постоянного тока применяют в качестве двигателей в устройстве электропривода, требующих регулировки частоты вращения в широких пределах.

 

1.2 Назначение, область применения эл. привода с шаговым двигателем. Структурная схема шагового электропривода.

Написать:

ШД преобразует управляющий сигнал в виде последовательности импульсов в пропорциональной числу импульсов фиксированного угла поворота вала, либо линейное перемещение механизм без ОС. Для управления шаговым двигателем используется статический преобразователь частоты – коммутатор. В задачу коммутатора входит преобразование одноканальной последовательности импульсов в многофазную систему напряжений и усиление этих напряжений перед подачей их на обмотки ШД. Он состоит из распределителя импульсов и усилителей мощности.

ШД имеет различное число пар полюсов (4, 8 и др). от этого числа зависит шаг ДВ. Чем больше пар полюсов. Тем меньше шаг.

U питания обмотки управления представляют собой последовательностью однополярных либо разнополярных импульсов, поступающих от коммутатора.

ЗУ – задающее устройство, ГИ – генератор импульсов, ФИ – формирователь импульсов, К – ключ, РИ – распределитель импульсов, Д – дешифратор, УМ – усилитель мощности, РН – регулятор напряжения, ШД – шаговый двигатель.

Для понимания: 

Управляющий унитарный код вырабатывается генератором импульсов ГИ с регулируемой частотой или специальным задающим устройством ЗУ, в качестве которого могут быть использованы различного рода программные устройства или ЭВМ. Сигнал с выхода ГИ при необходимости калибруется по амплитуде и длительности формирователем импульсов ФИ для согласования параметров управляющих импульсов с выходными параметрами распределителя импульсов РИ. Ключ К осуществляет управление поступлением импульсов на вход РИ. Изменение направления (реверсирование) движения ШД В (вперед) и Н (назад) обеспечивает РИ, изменяя последовательность переключения фаз с прямой на обратную. Регулирование частоты fу и числа импульсов, поступающих на вход РИ может осуществляться как вручную (такой режим широко используется для наладочных и установочных перемещений), так и автоматически по сигналам задающего устройства ЗУ, связи которого с РИ показаны на рисунке штриховыми линиями.

Распределитель импульсов в общем случае вырабатывает произвольную и n-фазную систему прямоугольных напряжений, не совпадающих с требуемым законом коммутации ШД, который характеризуется числом одновременно включенных фаз и продолжительностью выполнения каждой фазы. Для согласования законов коммутации РИ и усилителя мощности УМ, коммутирующего фазы ШД, вводится дешифратор Д, который обеспечивает необходимое число включений фаз и требуемую длительность импульсов.

 

1.3 Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения и их характеристики.

В ДПТ смешанного возбуждения магнитный поток создаётся действием двух обмоток возбуждения – одной последовательной, другой – параллельная. Поэтому механические характеристики располагаются между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения. M≈I2 ; i*=I/Iяном; w/w0=n/n0=v; α=U/Uном; 

 

Билет №2

 

2.1 Номинальные данные электрических машин.

Каждая электрическая машина имеет транспортную табличку, выбитую на металлической пластине и прикреплённую к корпусу. Указанные номинальные данные характеризуют основные энергетические показатели и условия работы, на которые рассчитана машина.

К номинальным данным относят мощность, напряжение, частоту вращения, силу тока, частоту переменного тока, КПД, число фаз питающего напряжения, коэффициент мощности, режим работы (по времени). Также название завода-изготовителя, год выпуска, класс изоляции и др.

Номинальной мощностью называют мощность, на которую рассчитана данная машина по условиям нагрева безаварийной работы в течения срока службы. Под номинальной мощностью для электрогенераторов понимают полезную механическую мощность на валу, выраженной в Вт и кВт, для генератора постоянного тока – полезная электрическая мощность (работа) на зажимах, для переменного тока – полная электрическая мощность на зажимах (В*А, кВ*А).

Электромашины могут работать и при неноминальных условиях. Однако, при работе в других условиях и энергетические условия будут отличаться от номинальных.

 

2.2 Принцип действия и конструкция ШД активного типа.

ШД относятся к классу синхронных машин.

ШД имеет различное число пар полюсов (4, 8 и др). от этого числа зависит шаг ДВ. Чем больше пар полюсов. Тем меньше шаг.

U питания обмотки управления представляют собой последовательностью однополярных либо разнополярных импульсов, поступающих от коммутатора.

В электроприводах применяются три основных типа шаговых двигателей (ШД), отличающихся конструкцией ротора: с пассивным зубчатым безобмоточным ротором (реактивный), индукторный и с активным ротором из постоянных магнитов.

ШД активного типа - это двигатели с постоянными магнитами на роторе. 

Постоянный магнит используется в качестве ротора, а статор имеет 4 выступа, вокруг каждого из которых имеется обмотка.  Катушки, расположенные на нечетных полюсах соединены последовательно, образуя 1 обмотку управления, вторая обмотка – четные полюсы. Выход с каждой из фаз соединен с положительным зажимом источника питания. Если фазы возбуждаются в последовательности 1-2-3..., ротор будет поворачиваться по часовой стрелке. При переходе к первому такту будет возбуждена ОУ1, при переходе ко 2 – ОУ.  При переходе к 3 такту, остается возбуждена ОУ2. Поток статера и ротера поворачиватся на 1 шаг. Если число полюсов статора и магнитных полюсов ротора удвоить, то получиться четырехфазный ШД с углом шага 45°.

Особенность ШД с постоянными магнитами на роторе состоит в том, что ротор в конце движения приходит в фиксированное положение даже при снятии питания с обмоток статора. Здесь срабатывает механизм фиксации, и данное фиксированное положение называется положением фиксации. Как правило, положения фиксации совпадают с конечными положениями при возбужденных фазах (положениями равновесия), когда возбуждена одна из фаз. При использовании постоянных магнитов возникают две проблемы: во-первых, постоянные магниты дорогие; во-вторых, максимальная плотность магнитного потока ограничена значением намагниченности постоянного магнита.

 

2.3 Работа двигателей постоянного тока в тормозных режимах.

Электрическое торможение позволяет быстро остановить механизм или уменьшить частоту вращения без использования механических устройств. Различают три вида электрического торможения ДПТ:

  1. Рекуперативное – генераторное с отдачей электроэнергии в сеть. Двигатель с параллельным возбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его частоты вращения выше n = U/CеФ. В этом случае ЭДС становится больше напряжения сети и из формулы можно увидеть, что I якоря меняет свое направление («-»). В этом режиме машина создаёт тормозной момент, а вырабатываемая энергия отдаётся в сеть и может быть повторно использована. Механиеские характеристики при тормозном р. Является продолжением характеристик двигательного режима, только в отрицательных положениях.  Двигатели с последовательным возбуждением не могут переходить в рекуперативный режим.
  2. Динамическое (реостатное) – генераторное с гашением выработанной энергии в реостате, подключенной к обмотке якоря. Обмотку якоря отключают от сети и соединяют с добавочным резистором или замкнута накоротко для ДВ малой Р, обмотка возбуждения остаётся подключённой к источнику питания. Регулирование тока и момента осуществляется изменением R в цепи якоря.
  3. Электромагнитное (противовключение). Переключают полярность питающей якорной обмотки либо в обмотке возбуждения, большой тормозной ток, что приводит к возрастанию нагрузки. Что бы избавить от этого большого тока, т.е. от тормозного момента, в цепь с якоре вводят Rдоб. Это торомжение является наиболее энергетически не выгодным, т.к. вся энергия идёт на питание Rдоб. Однако мы получаем наиболее большой тормозной момент.

 

Билет №3

 

3.1 Основные требования, предъявляемые к электрическим машинам.

Общие технические требования – для машин общего применения сформулированы в государственных стандартах, для специального назначения – в соответствующих стандартах, указывающие специфику работы этих машин. Каждая машина рассчитана на работу при определённых условиях эксплуатации, допустимых нагрузках, температуре окружающей среды, высоте над уровнем моря (разрежённость воздуха).

Требования:

  1. Высокая точность преобразования входного сигнала в выходной.
  2. Стабильность выходных характеристик при изменении условий эксплуатации.
  3. Линейность выходных характеристик при изменении управляющих сигналов и нагрузки.
  4. Быстродействие.
  5. Широкий диапазон регулирования. 
  6. Износостойкость

 

3.2 Способы коммутации обмоток статора ШД активного типа.

Система коммутации обмоток может быть несимметричной (нечетным и четным тактам соответствует возбуждение различного числа ОУ) и симметричной (на всех тактах коммутации возбуждается одинаковое число ОУ).

Кол-во состояний коммутатора, обеспечивающее новое угловое положение результирующего магнитного потока  в приделах 360 гр называется числом тактов к.

К=Му*к1*к2, к1=1 при симметричной комм, к1=2 при нессиметр. Ком. 

К2=1 при однополярной комм, к2=2 при разнополярной комм.

При нессиметричном способе коммутации Фс на четных и нечетных тактах различна, что связано с тем, что магнитный поток Фс образуется одной или двумя обмотками, следовательно, изменяется и синхронизирующий момент от такта к такту, что является недостатком.

При симметричном способе шаг ротора увеличивается вдвое, однако Фс на всех тактах одинаковый.

 

3.3 Сопоставление свойств двигателей постоянного тока с различными системами возбуждения.

23