34
1 Министерство образования и науки Российской Федерации Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» Кафедра «Электрификация и механизация сельского хозяйства» Электропривод и электрооборудование Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 110301 «Механизация сельского хозяйства» всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012

Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

1

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Кафедра «Электрификация и механизация сельского хозяйства»

Электропривод и электрооборудование

Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 110301 «Механизация сельского хозяйства»

всех форм обучения

Самостоятельное учебное электронное издание

СЫКТЫВКАР 2012

Page 2: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

2

УДК 621.31 ББК 31.2

Э45

Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой «Электрификация и механизация сельского хозяйства»

Сыктывкарского лесного института

Утвержден к изданию в электронном виде советом сельскохозяйственного факультета Сыктывкарского лесного института

Со с т а ви т е ли :

кандидат технических наук, доцент О. С. Головатая кандидат технических наук, доцент М. В. Хохлов

От в . р е д ак т о р :

кандидат геолого-минералогических наук Л. Л. Ширяева

Э45

Электропривод и электрооборудование [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ. спец. 110301 «Механизация сельского хозяйства» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.: О. С. Головатая, М. В. Хохлов. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины

«Электропривод и электрооборудование». Приведены рабочая программа курса, сборник описаний лабораторных работ, методические указания по различным видам работ.

УДК 621.31

ББК 31.2

_____________________________________________________________________________________________Самостоятельное учебное электронное издание

Составители: Головатая Оксана Сергеевна

Хохлов Михаил Викторович

ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

Электронный формат – pdf. Объем 1,5 уч.-изд. л. Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного

бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, [email protected], www.sli.komi.com

Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, 2012 Головатая О. С., Хохлов М. В., составление, 2012

Page 3: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

3

Содержание 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ 4 2.МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

7

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ

22

4.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

23

5.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕКУЩЕМУ КОНТРОЛЮ 25 6.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 32

Page 4: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

4

1. Рабочая программа дисциплины для подготовки дипломированного специалиста по направлению 110000 Сельское и рыбное хозяйство специальность 110301 Механизация сельского хозяйства

Очная форма

Заочная форма

Сокращ. форма

Курс 4 4 5 Семестр 7 – -

Всего часов 94 94 94 В том числе аудиторных 46 12 12

из них Лекции 16 8 8

Практические 14 2 2 Лабораторные 16 2 2

Самостоятельная работа 48 82 82 Контрольная работа - 1 к.р. 1к.р.

Экзамен 7 семестр 4 курс 5 курс

1.1. Цель преподавания дисциплины Цель дисциплины – изучение устройства современного автоматизированного электропривода, его особенностей и области его применения в сельском хозяйстве.

1.2. Задачи изучения дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- основы теории и методы расчета электропривода; - принципы автоматического управления и регулирования электропривода машин,

агрегатов и поточных линий с.-х. производства. Студент должен уметь:

- рассчитывать и выбирать электроприводы для с.-х. машин - анализировать схемы регулируемых электроприводов с учетом их эксплуатации в

с.-х. производстве. -

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентами необходимо для изучения дисциплины

Перед изучением курса «Электропривод и электрооборудование» студентом должны быть изучены следующие дисциплины и темы:

- высшая математика (обыкновенные дифференциальные уравнения, операционное исчисление, векторные и комплексные функции действительного переменного, ряды, основы теории вероятностей);

- физика (термодинамика, электричество, электромагнетизм, оптика); - инженерная графика (основы технического черчения); - основы электротехники (линейные и нелинейные цепи постоянного тока, однофазные

и трехфазные цепи синусоидального тока, переходные процессы в электрических цепях); - электроника (полупроводниковые приборы, микросхемы и микропроцессоры,

логические и функциональные элементы автоматики и вычислительной техники, источники питания, каналы связи);

Page 5: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

5

- электрические машины.

1.4. Нормы государственного стандарта 2000 г

Трудоемкость по стандарту – 94 часа, аудиторных занятий – 46 часов, самостоятельная работа – 48 часов.

Основы электропривода и электротехнологии в сельскохозяйственном производстве; электрооборудование сельскохозяйственной техники и ремонтного производства; основы автоматического управления основные элементы автоматических систем; автоматизация сельскохозяйственных технологических и рабочих процессов машин.

1.5. Наименование тем, их содержание

1. Введение. Состояние и перспективы развития электропривода в с.-х. производстве. Основные понятия и определения. Краткий исторический обзор развития электропривода. Классификация электроприводов. Предмет, задачи, структура и методика изучения учебного курса. (1 час) 2.Основы электропривода и электротехнологии в сельскохозяйственном производстве. Характерные особенности работы электропривода в условиях сельского хозяйства. Приводные характеристики рабочих машин. Коэффициент мощности в сельских электроустановках. Основные факторы, влияющие на коэффициент мощности и способы его повышения. Оценка обеспечения запуска и устойчивой работы асинхронного электропривода при питании от источника соизмеримой мощности. (3 часа) 3.Электрооборудование сельскохозяйственной техники и ремонтного производства. Анализ механических характеристик рабочих машин. Анализ механических и электромеханических характеристик электродвигателей постоянного и переменного тока. Графоаналитические и экспериментальные методы расчета и построения статических механических и электромеханических характеристик электродвигателей. (5 часов) 4.Основы автоматического управления. Способы регулирования тока и момента. Особенности пуска электродвигателей постоянного тока и методы снижения пусковых токов при пуске асинхронных электродвигателей большой мощности. Тормозные режимы. Методика расчета пусковых и тормозных сопротивлений. Анализ работы электродвигателей при отклонении параметров сети. Взаимосвязанный электропривод. (3 часа) 5.Основные элементы автоматических систем. Управление синхронным двигателем в схеме вентельного двигателя. Общая характеристика позиционных и следящих электроприводов. (2 часа) 6. Общие вопросы автоматизированного электропривода в сельском хозяйстве. Автоматизация сельскохозяйственных технологических и рабочих процессов машин. Характерные особенности работы электропривода в условиях сельского хозяйства. Приводные характеристики рабочих машин. Коэффициент мощности в сельских электроустановках. Основные факторы, влияющие на коэффициент мощности и способы его повышения. Оценка обеспечения запуска и устойчивой работы асинхронного электропривода при питании от источника соизмеримой мощности. (2 часа)

Всего: 16 часов

1.6. Лабораторные занятия, их наименование, краткое содержание и объем в часах

1. Исследование механических характеристик и способов регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения (компьютерная модель). (4 ч.)

Page 6: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

6

2. Исследование переходных режимов в электроприводе на базе двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Расчет пускового и тормозного реостата. Расчет времени пуска и торможения (компьютерная модель). (4 часов)

3. Исследование механических характеристик асинхронного электродвигателя в двигательном, генераторном, тормозном режимах. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений (компьютерная модель). (4 часов)

4. Частотное регулирование асинхронных электроприводов (компьютерная модель). (4 ч.)

Всего: 16 часов

1.7.Самостоятельная работа и контроль успеваемости Очная форма обучения

Вид самостоятельных работ Число часов

Вид контроля успеваемости

1. Проработка материалов лекционного курса 8 экзамен

2. Подготовка к лабораторным работам 8 ОЛР 3. Подготовка к практическим занятиям 7 опрос 4. Самостоятельное изучение тем, не рассмотренных на лекциях

9 экзамен

5. Подготовка к экзамену 16 экзамен Всего 48

Текущая успеваемость студентов контролируется опросом лабораторных работ (ОЛР), проверкой выполнения индивидуальных контрольных работ (КР) и домашних заданий на лабораторных занятиях. Успеваемость студентов определяется на экзамене.

Заочная и сокращенная формы обучения

Вид самостоятельных работ Число часов

Вид контроля успеваемости

1. Проработка учебного материала по методической литературе

4 экзамен

2. Подготовка к лабораторным работам 1 Отчет 3. Подготовка к практическим занятиям 1 ДКР 4. Выполнение контрольной работы 18 ДКР 5. Самостоятельное изучение тем, не рассмотренных на лекциях

36 экзамен

6. Подготовка к экзамену 22 экзамен Всего 82

1.8.Распределение часов по темам и видам занятий

Очная форма обучения

№ раз-дела

Раздел программы

Объем работы студента, час. Форма контрол

я успеваемости

Всего Лекций

Лаб. Раб

Практич.

Сам. работа

1. Введение 2 1 – – 1 экзамен

Page 7: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

7

2. Основы электропривода и электротехнологии в сельскохозяйственном производстве.

15 3 4 3 5 экзамен

3. Электрооборудование сельскохозяйственной техники и ремонтного производства.

18 3 4 3 8 ОЛР

4. Основы автоматического управления. 18 3 4 4 7 ОЛР 5. Основные элементы автоматических систем.

15 3 4 2 6 ОЛР

6. Общие вопросы автоматизированного электропривода в сельском хозяйстве.

10 3 - 2 5 экзамен

7. Подготовка к экзамену 16 – – – 16 экзамен

Всего 94 16 16 14 48

Заочная и сокращенная формы обучения

№ раз-дела

Раздел программы

Объем работы студента, час. Форма контрол

я успеваемости

Всего Лекций

Лаб. Раб

Практич.

Сам. Работа

1. Введение 3 1 – – 2 экзамен 2. Основы электропривода и электротехнологии в сельскохозяйственном производстве.

9 2 - 1 6 экзамен

3. Электрооборудование сельскохозяйственной техники и ремонтного производства.

10 1 2 - 7 ОЛР

4. Основы автоматического управления. 11 2 - 1 8 ОЛР 5. Основные элементы автоматических систем.

11 1 - - 10 ОЛР

6. Общие вопросы автоматизированного электропривода в сельском хозяйстве.

10 1 - - 9 экзамен

Выполнение контрольной работы 18 – – – 18 Подготовка к экзамену 22 – – – 22 экзамен

Всего 94 8 2 2 82

2. Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к практическим занятиям

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

1 ПРИВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ, СИЛ И МАСС Пример: Для механической системы подъемника, показанной на рисунке 1.1 и имеющей следующие данные: моменты инерции вала двигателя вместе с шестерней Jд = 0,15 кг⋅м2 и барабана вместе с шестерней Jб = 1,8 кг⋅м2; передаточное число редуктора i = 5; КПД редуктора ηр = 0,97 и барабана ηб = 0,95; скорости двигателя ωд = 90 с-1 и подъема груза

Page 8: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

8

НVFF

Mдбр

гc

M

cc 46,9

9095,097,01,07848 =⋅⋅

⋅=⋅⋅

⋅=⋅=ωηηη

ρ

Vг = 0,1 м/с; масса груза mг = 800 кг, определить значения приведенных к валу двигателя моментов инерции J и сопротивления Мс при подъеме груза.

Рисунок 1.1

Решение 1 Определяем силу тяжести

где 81,9g = м/с2 – ускорение силы тяжести. 2 Определяем радиус приведения 3 Определяем приведенный момент сопротивления

4 Определяем приведенный момент инерции

мV

д

г 31011,190

1,0 −⋅===ω

ρ

НgmF гc 784881,9800 =⋅=⋅=

222

22 223,000111,0800

58,1

15,0 мкгmiJ

JJ гб

д ⋅=⋅++=⋅++= ρ

Page 9: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

Задача 1.1 Для механическойподъемника, показанной имеющей следующие данныеинерции вала двигателя промежуточного вала редукторакг⋅м2, барабана Jб = 6,5 кг= 0,35 кг⋅м2, Jz2 = 1,6 кг⋅мJz4 = 1,22 кг⋅м2; число зубье26, z2 = 200, z3 = 30, zпромежуточного вала редукторамасса груза mг = 420 кг, мощностьдвигателя PД = 2,7 кВтηр = 0,96 и барабана ηб = 0,95частоту вращения валаскорость подъема груза валу двигателя момент инерцииоптимальное передаточноеz3 – z4, при том же передаточномz1 – z2 с целью полученияускорения промежуточного

Задача 1.2 Для механическойследующие данные: моментывала редуктора Jр = 0,16 кг0,45 кг⋅м2, Jz3 = 0,36 кг⋅м2

на валу М = 27,2 Н⋅м и частотаредуктора ηр = 0,95 и барабанапромежуточного вала редукторамассу поднимаемого грузаоптимальное передаточное число– z4 с целью получения максимального Задача 1.3 Для механическойимеющей следующие данныепромежуточного вала редуктора0,15 кг⋅м2, Jz2 = 0,8 кг⋅м2, 140; мощность на валу PД

КПД редуктора ηр = 0,96Dб = 0,4 м барабана, определитьвалу двигателя момент инерциитом же передаточном числепромежуточного вала редуктора Задача 1.4 Для механическойимеющей следующие данныепромежуточного вала редуктора0,5 кг⋅м2, Jz2 = 1,1 кг⋅м2, J120, z3 = 30, z4 = 150; скоростьредуктора ηр = 0,92 и барабана

9

Для механической системы на рисунке 1.2 и

следующие данные: моменты двигателя Jд = 0,42 кг⋅м2, вала редуктора Jр = 0,15 = 6,5 кг⋅м2 и шестерен Jz1

м2, Jz3 = 0,39 кг⋅м2,

число зубьев шестерен z1 = z4 = 120; скорость

вала редуктора ωр = 20 с-1; , мощность на валу

кВт; КПД редуктора = 0,95; определить

вращения вала nд двигателя, подъема груза Vг, приведенный к

момент инерции J и передаточное число iопт пары же передаточном числе пары получения максимального

промежуточного вала редуктора.

Рисунок

механической системы подъемника, показанной на рисункеданные моменты инерции вала двигателя Jд = 0,53 кг

= 0,16 кг⋅м2, барабана Jб = 7,5 кг⋅м2 и шестерен2, Jz4 = 1,52 кг⋅м2; число зубьев шестерен zи частота вращения вала nд = 1834 об мин

и барабана ηб = 0,95; скорость подъема груза Vвала редуктора ωр = 64 с-1, определить мощность на

поднимаемого груза mг, приведенный к валу двигателя моментпередаточное число iопт пары z1 – z2, при том же передаточномполучения максимального ускорения промежуточного вала

Для механической системы подъемника, показаннойследующие данные: моменты инерции вала двигат

вала редуктора Jр = 0,1 кг⋅м2, барабана Jб = 4,8 кг, Jz3 = 0,3 кг⋅м2, Jz4 = 1,2 кг⋅м2; число зубьев шестеренД = 2,9 кВт и частота вращения вала nд = 1337

= 0,96 и барабана ηб = 0,98; скорость вращениябарабана определить скорость подъема Vг и массу mмомент инерции J и оптимальное передаточное число

передаточном числе пары z1 – z2 с целью получения максимальноговала редуктора.

Для механической системы подъемника, показаннойследующие данные: моменты инерции вала двигателя

вала редуктора Jр = 0,09 кг⋅м2, барабана Jб = 7,4 кгJz3 = 0,4 кг⋅м2, Jz4 = 1,0 кг⋅м2; число зубьев шестерен; скорость промежуточного вала редуктора

и барабана ηб = 0,93; скорость подъема Vг = 0,8

Рисунок 1.2

показанной на рисунке 1.2 и имеющей = 0,53 кг⋅м2, промежуточного шестерен Jz1 = 0,11 кг⋅м2, Jz2 =

z3 = 30, z4 = 240; момент = 1834 об/мин двигателя; КПД

Vг = 0,48 м/с и скорость мощность на валу двигателя PД,

двигателя момент инерции J и же передаточном числе пары z3

промежуточного вала редуктора.

показанной на рисунке 1.2 и вала двигателя Jд = 0,38 кг⋅м2,

= 4,8 кг⋅м2 и шестерен Jz1 = число зубьев шестерен z1 = 35, z2 =

= 1337 об/мин двигателя; вращения ωб = 3,5 с-1 и диаметр

mг груза, приведенный к передаточное число iопт пары z3 – z4, при получения максимального ускорения

показанной на рисунке 1.2 и вала двигателя Jд = 0,52 кг⋅м2,

= 7,4 кг⋅м2, и шестерен Jz1 = число зубьев шестерен z1 = 20, z2 = вала редуктора ωр = 27 с-1; КПД

= 0,8 м/с и масса mг = 650

Page 10: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

10

кг груза, определить мощность на валу PД и частоту вращения вала nд двигателя, приведенный к валу двигателя момент инерции J и оптимальное передаточное число iопт пары z1 – z2, при том же передаточном числе пары z3 – z4 с целью получения максимального ускорения промежуточного вала редуктора.

2 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И КРИВЫХ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Пример: Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность на валу Pном = 2,2 кВт; напряжение Uном = 220 В; ток Iном = 13 А; частота вращения якоря nном = 1000 об/мин; КПД ηном = 0,7, рассчитать и построить: 1 естественную электромеханическую характеристику; 2 пусковую диаграмму для одноступенчатого пуска, если допустимый ток Iдоп.п =

2,65⋅Iном; определить величину сопротивления пускового реостата Rп; 3 электромеханическую характеристику динамического торможения, если в начале

торможения скорость двигателя была ωном; определить величину тормозного сопротивления Rт, включение которого в цепь якоря ограничивало бы силу тока якоря до Iдоп.т = 3⋅Iном;

4 кривые переходного процесса при пуске; 5 кривые переходного процесса при торможении; /значение суммарного приведенного момента инерции взять из примера предыдущего раздела/.

Решение

1 Для построения естественной характеристики, которая представляет собой прямую линию, достаточно определить координаты двух точек: номинального режима и холостого хода. 1.1 Определяем номинальную угловую скорость

1.2 Определяем номинальный момент 1.3 Определяем постоянную с = кФном

1.4 Определяем сопротивление якоря

1.5 Определяем скорость холостого хода 1.6 По координатам точек холостого хода /ω0, 0/ и номинального режима

/ωном, Iном/ строим естественную электромеханическую характеристику

110560

100014,32

60

2 −=⋅⋅=⋅= сnном

ном

πω

мНР

Мном

номном ⋅=== 21

1052200

ω

рад

сВ

IM

сном

ном ⋅=== 61,11321

ОмI

сUR

ном

номномя 92,3

13

10561,1220 =⋅−=⋅−= ω

10 6,136

61,1

220 −=== сc

U номω

Page 11: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

11

/характеристика 1, рисунок 2.1/.

Рисунок 2.1

2 Для построения пусковой характеристики достаточно определить координаты двух

точек, соответствующие режимам холостого хода и короткого замыкания. 2.1 Определяем значение допустимого тока якоря при пуске

2.2 Определяем величину сопротивления пускового реостата

2.3 Определяем ток переключения для m = 1

где 2.4 По координатам точек холостого хода /ω0, 0/ и короткого замыкания /0, I1/ строим

пусковую электромеханическую характеристику /характеристика 2, рисунок 2.1/. 3 Электромеханическую характеристику динамического торможения строим по

координатам двух точек /0, 0/ и /ω0, Iдоп.т/.

3.1 Определяем значение допустимого тока якоря при торможении 3.2 Определяем величину тормозного сопротивления

где

3.3 Электромеханическая характеристика динамического торможения показана на рисунке 2.1 /характеристика 3/.

4 Расчет данных для построения кривых переходного процесса при пуске производится

АII номпдоп 45,341365,265,2. =⋅=⋅=

ОмRIU

R я

пдоп

номп 47,292,3

45,34220

.

=−=−=

АRR

RII

пя

я 1,2147,292,3

92,345,3412 =

+⋅=

+⋅=

АII пдоп 45,34.1 ==

AII номтдоп 391333. =⋅=⋅=

( ) ( )ОмR

IU

R я

тдоп

ном 34,492,339

231,012201

.

=−−⋅=−−⋅= δ

231,06,1361056,136

0

.0 =−=−=ωωωδ тнач

1. 105 −== сномтнач ωω

( )( ) M

M

Tt

cначc

Tt

устначуст

eIIIi

е

⋅−+=

⋅−+= ωωωω

Page 12: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

12

по уравнениям:

4.1 Расчет для первой ступени пуска /разгон по пусковой характеристике – 2/ 4.1.1 Определяем значения токов

установившееся Ic = Iном = 13 А начальное Iнач = I1 = 34,45 A

4.1.2 Определяем значения скорости двигателя

установившееся при Ic = Iном = 13 А начальное 01нач =ω

4.1.3 Определяем электромеханическую постоянную времени

4.1.4 Расчетные формулы для первой ступени пуска примут вид:

4.1.5 Определяем время разгона на первой ступени пуска

4.1.6 Подставляя в расчетные формулы ряд значений t от t1 = 0 до t1 = 0,54 c, получаем значения ω и i, которые сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

t1, c 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,54 ω, c-1 0 14,13 25,9 35,74 43,93 50,75 53 I, A 34,45 30,88 27,91 25,43 23,36 21,64 21,1

4.2 Расчет для второй ступени пуска /разгон по естественной

характеристике – 1/. 4.2.1 Определяем значения скорости двигателя,

установившееся при Ic = Iном = 13 A начальное при I1 = 34,45 A

4.2.2 Определяем электромеханическую постоянную времени

4.2.3 Расчетные формулы для второй ступени пуска примут вид: 4.2.4 Определяем время разгона на второй ступени пуска

4.2.5 Подставляя в расчетные формулы ряд значений t от t2 = 0 до t2 = 1,16 с, получаем значения ω и i, которые сведены в таблицу 2.2

101 85

61,147,292,3

136,136 −=+⋅−=+⋅−= сc

RRI пясуст ωω

( ) ( )с

c

RRJT пя

M 55,061,1

47,292,3223,0221 =+⋅=+⋅=

( )

( ) Aeei

ceе

tt

tt

55,055,0

155,055,0

45,21131345,3413

18585085

−−

−−

⋅+=⋅−+=

−⋅=⋅−+=ω

сIIII

Ttc

cM 54,0

131,211345,34

ln55,0ln2

111 =

−−⋅=

−−⋅=

12 105 −== сномуст ωω

1102 53

61,192,3

45,346,136 −=⋅−=⋅−= сc

RI я

нач ωω

сc

RJT я

M 34,061,1

92,3223,0222 =⋅=⋅=

( )Аеi

сее

t

tt

34,0

134,034,0

45,2113

5210510553105−

−−−

⋅+=

⋅−=⋅−+=ω

сTt М 16,134,044 22 =⋅=⋅=

Page 13: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

13

Таблица 2.2 t2, c 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,16

ω, c-1 53 76,12 88,96 96,09 100,0 102,25 105 i, A 34,45 24,91 19,61 16,67 15,04 14,13 13

4.3 По данным расчета строим кривые переходного процесса при пуске

5 ω = f(t) и i = f(t), которые показаны на рисунке 2.2

Рисунок 2.2

6 Расчет данных для построения кривых переходного процесса при торможении производится по уравнениям:

5.1 Определяем абсолютное значение перепада скорости двигателя

/см. рисунок 2.1/.

где:

5.2 Определяем электромеханическую постоянную времени 5.3 Расчетные формулы примут вид:

5.4 Определяем время торможения 5.5 Подставляя в расчетные формулы ряд значений t от tт = 0 до tт = 0,985 c,

1

.. 35

3913

105 −−=−

⋅=⋅=∆ сI

I

тнач

cтначс ωω

1. 105 −== сномтнач ωω

AII тдоптнач 39.. ==

1. 35 −−= стустω

( )( ) M

M

Tt

стначc

Tt

cтначc

eIIIi

e−

⋅+−=

⋅∆++∆−=

.

. ωωωω

( ) ( )с

c

RRJT тя

M 71,061,1

34,492,3223,022 =+⋅=+⋅=

( )( ) Аееi

сее

tt

tt

71,071,0

171,071,0

5213133913

140353510535−−

−−−

⋅−=⋅+−=

⋅+−=⋅++−=ω

сI

IITt

c

cтначмт 985,0

131339

ln71,0ln . =+⋅=+⋅=

Page 14: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

14

получаем значения ω и i, которые сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 t, c 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,985

ω, c-1 105 70,6 44,7 25,14 10,36 0 i, A -39 -26,23 -16,6 -9,33 -3,85 0

5.2 По данным расчета строим кривые переходного процесса при торможении ω = f(t)

и i=f(t) , которые показаны на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3

Задача 2.1 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность на валу Рном = 1,5 кВт; напряжение Uном = 220 В; скорость вращения якоря ωном = 157,1 с-1; КПД ηном = 0,83, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики; при

включении в цепь якоря добавочного сопротивления Rд = 1,6 Ом; определить частоту вращения якоря двигателя для момента сопротивления Мс = 0,8⋅Мном при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках;

3. пусковую диаграмму, если токи переключения равны I1 = 2⋅Iном и I2 = 1,4⋅Iном; определить сопротивления ступеней пускового реостата;

4. механическую и электромеханическую характеристики динамического торможения со скорости, соответствующей заданному моменту сопротивления, при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках; определить тормозное сопротивление Rт, если допустимое значение тока якоря Iдоп.т = 4,3⋅Iном;

5. кривые переходного процесса при пуске и торможении; /значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.1/. Задача 2.2 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность, потребляемая двигателем, Р = 5,45 кВт; напряжение Uном= 110 В; скорость холостого хода ω0 = 260,9 с-1; КПД ηном = 0,77, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики;

соответствующие включению в цепь якоря добавочного сопротивления Rд; при котором частота вращения якоря для момента сопротивления Мс = 0,77⋅Мном будет равна nд = 2000 об/мин; определить добавочное сопротивление Rд и частоту вращения якоря при работе двигателя с такой же нагрузкой на естественной характеристике;

Page 15: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

15

3. пусковую диаграмму для трехступенчатого пуска, если ток переключения I2 = 1,185⋅Iном; определить сопротивления ступеней пускового реостата;

4. механическую и электромеханическую характеристики торможения противовключением со скорости, соответствующей заданному моменту сопротивления, при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках; определить силу тока якоря в начале торможения, если тормозное сопротивление Rт = 1,25 Ом;

5. кривые переходного процесса при пуске и торможении; /значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.2/. Задача 2.3 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: ток Iном = 33,7 А; напряжение Uном = 220 В; частоту вращения якоря nном = 3000 об/мин; КПД ηном = 0,81, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики; при

включении в цепь якоря добавочного сопротивления Rд = 0,6 Ом; определить частоту вращения якоря двигателя для момента сопротивления Мс = 0,93⋅Мном при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках;

3. пусковую диаграмму для трехступенчатого пуска, если ток переключения I1 = 2,5⋅Iном; определить сопротивления ступеней пускового реостата;

4. механическую и электромеханическую характеристики торможения противовключением со скорости, соответствующей заданному моменту сопротивления, при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках; определить тормозное сопротивление Rт, если допустимое значение тока якоря Iдоп.т = 3,6⋅Iном;

5. кривые переходного процесса при пуске; 6. кривые переходного процесса при торможении; /значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.3/. Задача 2.4 Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность на валу Рном = 3,5 кВт; ток Iном = 10,5 А; частоту вращения холостого хода n0 = 1702 об/мин; КПД ηном = 0,76, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики;

соответствующие включению в цепь якоря добавочного сопротивления Rд; при котором скорость вращения якоря для момента сопротивления Мс = 1,1⋅Мном будет равна ωд = 136,1 с-1; определить добавочное сопротивление Rд и частоту вращения якоря при работе двигателя с такой же нагрузкой на естественной характеристике;

3. пусковую диаграмму для трехступенчатого пуска, если ток переключения I2 = 1,4⋅Iном; определить сопротивления ступеней пускового реостата;

4. механическую и электромеханическую характеристики динамического торможения со скорости, соответствующей заданному моменту сопротивления, при работе двигателя на естественной и искусственной характеристиках; определить силу тока якоря в начале торможения, если тормозное сопротивление Rт = 12,7 Ом;

5. кривые переходного процесса при пуске и торможении; /значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.4/.

Page 16: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

16

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И КРИВЫХ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО

ВОЗБУЖДЕНИЯ

Пример: Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность на валу Рном = 3 кВт; напряжение Uном = 220 В; ток Iном = 19 А; частота вращения якоря nном = 960 об/мин; КПД ηном = 0,8; допустимый ток якоря Iдоп = 2⋅Iном, определить пусковое сопротивление, рассчитать и построить естественные и искусственные /реостатные/ механические и электромеханические характеристики.

Решение

1 Определяем номинальную угловую скорость

2 Определяем номинальный момент 3 Для значений тока, соответствующих относительным значениям универсальной

характеристики /таблица 3.1/ I = I x⋅ Iном, определяем значения момента М = Мx⋅ Мном и угловой скорости ωе = ωx⋅ωном.

Таблица 3.1

Ix 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Mx

0,1 0,27 0,43 0,74 1,0 1,3 1,6 1,9 2,22 2,54 2,84 3,1

ωx 3,0 1,9 1,33 1,11 1,0 0,92 0,81 0,74 0,69 0,64 0,6 0,57

Результаты расчета сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

I, A 6,8 9,4 11,4 16,2 19,0 22,8 28,4 34,2 38,0 41,8

M, Н⋅м 3,0 8,1 14,4 22,2 30,0 39,0 48,0 66,6 76,2 85,2

ωе, с-1 300,0 190,0 132,0 111,0 100,0 92,0 81,0 69,0 64,0 60,0

ωи, с-1 265,5 159,1 105,5 78,0 64,2 51,0 33,53 17,2 0,13 0

4 По полученным значениям, представленным в таблице 3.2, строим естественные

механическую и электромеханическую характеристики, которые показаны на рисунках 3.1 и 3.2.

5 Определяем номинальное сопротивление двигателя

110060

96014,3260

2 −=⋅⋅=⋅= сnном

ном

πω

мНР

Мном

номном ⋅=== 30

1003000

ω

ОмIU

Rном

номном 6,11

19220 ===

Page 17: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

17

Рисунок 3.1 Рисунок 3.2

6 Определяем сопротивление цепи якоря

7 Определяем пусковое сопротивление 8 Значения угловой скорости на пусковых характеристиках, соответствующие

различным значениям тока и момента, определяем по формуле:

Результаты расчета сведены в таблицу 3.2. Искусственные характеристики показаны на рисунках 3.1 и 3.2.

9 Определяем скорость двигателя на пусковой характеристике для номинального тока

Iном=19А

10 Считая ток (момент) переключения I1 = I доп = 2,2⋅19 = 41,8 А (М1 = Мдоп = 2,84⋅ 30 = 85,2 Н⋅м), определяем значение тока I2 = 20,5 А и момента М2 = 34 Н⋅м переключения по пусковым характеристикам на рисунках 3.1 и 3.2, на которых показаны и пусковые диаграммы.

Задача 3.1 Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 220 В; ток Iном = 16 А; КПД ηном = 0,71; частота вращения якоря nном = 1100 об/мин, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики,

соответствующие включению в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд; при котором частота вращения якоря при номинальном моменте будет равна n = 0,45⋅nном; определить добавочное сопротивление Rд и скорость двигателя для Iс = 0,6⋅Iном при включении и отсутствии добавочного сопротивления в цепи двигателя;

3. пусковую диаграмму и определить сопротивления ступеней пускового реостата для двухступенчатого пуска, если допустимое значение тока двигателя Iдоп = 1,9⋅Iном;

4. диаграмму динамического торможения с самовозбуждением со скорости ω = ωном до ω = (0,05÷0,07)⋅ωном при том же допустимом значении тока двигателя;

( ) ( ) ОмRRRR номномовядв 74,18,016,1175,0175,0 =−⋅⋅=−⋅⋅=+= η

ОмRI

UR дв

доп

номп 52,374,1

192,2

220 =−⋅

=−=

( ) ( );

74,1220

52,374,1220

⋅−+⋅−⋅=

⋅−+⋅−⋅=

i

iеi

двiном

пдвiномeiиi I

I

RIU

RRIU ωωω

( ) ( ) 12,6474,119220

52,374,119220100 −=

⋅−+⋅−⋅=

⋅−+⋅−⋅= с

RIU

RRIU

двномном

пдвномномноми ωω

Page 18: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

18

5. графоаналитическим методом кривые переходных процессов при пуске и торможении.

Задача 3.2 Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность на валу Рном = 4 кВт; ток Iном = 13 А; КПД ηном = 0,7; частота вращения якоря nном = 1050 об/мин, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; определить, как

меняется номинальная частота вращения якоря при включении в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд = 4 Ом;

2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики при включении в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд = 4 Ом; определить скорость двигателя для Мс = 0,85⋅Мном при включении и отсутствии добавочного сопротивления в цепи двигателя;

3. пусковую диаграмму и определить сопротивления ступеней пускового реостата для двухступенчатого пуска, если допустимое значение тока двигателя Iдоп = 2,5⋅Iном.

4. диаграмму динамического торможения с самовозбуждением со скорости ω = ωном до ω = (0,05÷0,07)⋅ωном при том же допустимом значении тока двигателя;

5. графоаналитическим методом кривые переходных процессов при пуске и торможении.

Задача 3.3 Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: мощность, потребляемая двигателем, Р = 14,75 кВт; ток Iном = 67 А; КПД ηном = 0,81; частота вращения якоря nном = 1100 об/мин, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; 2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики,

соответствующие включению в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд; при котором частота вращения якоря при номинальном моменте будет равна n = 0,4⋅nном; определить добавочное сопротивление Rд и скорость двигателя для Iс = 0,8⋅Iном при включении и отсутствии добавочного сопротивления в цепи двигателя;

3. пусковую диаграмму и определить сопротивления ступеней пускового реостата для двухступенчатого пуска, если допустимое значение тока двигателя Iдоп = 2,1⋅Iном.

4. диаграмму динамического торможения с самовозбуждением со скорости ω = ωном до ω = (0,05÷0,07)⋅ωном при том же допустимом значении тока двигателя;

5. графоаналитическим методом кривые переходных процессов при пуске и торможении.

Задача 3.4 Для двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 440 В; мощность на валу Рном = 17 кВт; ток Iном = 47 А; частота вращения якоря nном = 970 об/мин, рассчитать и построить: 1. естественные механическую и электромеханическую характеристики; определить, как

меняется номинальная частота вращения якоря при включении в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд = 4,7 Ом;

2. искусственные механическую и электромеханическую характеристики при включении в цепь двигателя добавочного сопротивления Rд = 4,7 Ом; определить скорость двигателя для Iс = 0,9⋅Iном при включении и отсутствии добавочного сопротивления в цепи двигателя;

3. пусковую диаграмму и определить сопротивления ступеней пускового реостата для двухступенчатого пуска, если допустимое значение тока двигателя Iдоп = 2,3⋅Iном.

4. диаграмму динамического торможения с самовозбуждением со скорости ω = ωном до ω = (0,05÷0,07)⋅ωном при том же допустимом значении тока двигателя;

Page 19: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

19

5. графоаналитическим методом кривые переходных процессов при пуске и торможении.

4 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И КРИВЫХ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Пример: Для асинхронного двигателя, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 220 В; скольжение s = 0,1; мощность на валу Рном = 1,8 кВт; ток ротора I2ном = 35 А; скорость вращения ротора ωном = 94,23 с-1; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 2, рассчитать и построить: 1 естественную механическую характеристику; 2 искусственную /реостатную/ механическую характеристику, если sки = 1; определить

добавочное сопротивление в цепи ротора; 3 пусковую диаграмму для одноступенчатого пуска, если Мп = М1 = Мк; 4 графоаналитическим методом график разгона двигателя, если момент сопротивления

на валу Мс = Мном; определить время разгона; /Значение приведенного момента инерции взять из примера раздела 1/.

Решение 1 Определяем скорость холостого хода

2 Определяем номинальный момент

3 Определяем максимальный момент

4 Определяем критическое скольжение

5 Для различных значений скольжений определяем а) скорость

б) момент на валу

6 Для тех же значений скольжений определяем значения моментов на искусственной /реостатной/ характеристике, если sки = 1

Результаты расчета сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 S 0 0,1 0,2 0,37 0,4 0,6 0,8 1,0

ω, с-1 104,7 94,23 83,76 65,96 62,82 41,88 20,94 0 Ме, Н⋅м 0 19,1 31,96 38,2 38,08 34,13 29,1 24,86 Ми, Н⋅м 0 7,56 14,69 24,86 26,34 33,71 37,27 38,2

7 Определяем сопротивление ротора

10 7,104

1,0123,94

1−=

−=

−= с

Sном

номωω

мНР

Мном

номном ⋅=== 1,19

23,941800

ω

мНММ номк ⋅=⋅=⋅= 2,381,1922

( ) ( ) 37,01221,01 22 =−+⋅=−+⋅= mmномке SS λλ

( ) ( )SS −⋅=−⋅= 17,10410ωω

S

S

S

S

S

Мк

к

к

37,037,0

2,38222

+

⋅=+

⋅=

ОмI

SMR

ном

номномр 054,0

3531,07,1041,19

3 222

0 =⋅

⋅⋅=⋅

⋅⋅= ω

кеее SSкактакSS === ,37,02

Page 20: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

20

8 Определяем добавочное сопротивление в цепи ротора 9 Определяем скольжение переключения для m =1

10 Определяем момент переключения

Пусковая диаграмма показана на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1

11 Для построения кривой и определении времени разгона двигателя построим совместную характеристику Мдин = f(ω), где Мдин = М – Мс /рисунок 4.2/.

Рисунок 4.2

12 Разбиваем характеристику Мдин = f(ω) на участки, считая на каждом участке Мдин =

ОмS

SRR

ке

кирд 092,01

37,0

1054,012 =

−⋅=

−⋅=

мН

S

S

S

М

ки

ки

к ⋅=+

⋅=+

⋅= 86,24

137,0

37,01

2,3822

2

2

2

динi

ii M

Jtω∆⋅=∆

Page 21: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

21

const, для каждого участка определяем время разгона /приведенный момент инерции J = 0,223 кг⋅м2/.

Результаты расчета сведены в таблицу 4.2

Таблица 4.2 ∆ω, с-1 16 16 16 16 14 14 Мдин, Н⋅м

17,4 16,1 13,0 8,4 15,6 6,5

∆t, с 0,21 0,22 0,27 0,42 0,20 0,48 13 Определяем время разгона двигателя

Задача 4.1 Для асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 380 В; скольжение sном = 4%; мощность на валу Рном = 2 кВт; число пар полюсов р = 3; ток ротора I2ном = 15 А; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 2, рассчитать и построить: 1. естественную механическую характеристику; 2. искусственную механическую характеристику при снижении напряжения сети на 20%; 3. искусственную /реостатную/ механическую характеристику, соответствующую

включению в цепь ротора добавочного сопротивления R2д, при котором критическое скольжение будет sки = 3⋅sке; определить добавочное сопротивление R2д;

4. пусковую диаграмму и сопротивления ступеней пускового реостата для трех – четырехступенчатого пуска с пусковым моментом Мп = М1 = 0,85⋅Мк при Мс = Мном;

5. кривые переходного процесса при пуске, используя графоаналитический метод; 6. графическим методом график разгона по реостатной характеристике при работе

двигателя с нагрузкой, имеющей механическую характеристику ω3.015+=cM , если

момент при пуске должен быть равен Мп = 1,1⋅Мс; определить время разгона. /Значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.1/. Задача 4.2 Для асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 380 В; мощность на валу Рном = 6 кВт; число пар полюсов р = 2; ток ротора I2ном = 25 А; частота вращения ротора nном = 1455 об/мин; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 2,2, рассчитать и построить: 1. естественную механическую характеристику; 2. искусственную механическую характеристику при снижении напряжения сети на 25%; 3. искусственную /реостатную/ механическую характеристику, соответствующую

включению в цепь ротора добавочного сопротивления R2д, при котором критическое скольжение будет sки = 2,5⋅sке; определить добавочное сопротивление R2д;

4. пусковую диаграмму и сопротивления ступеней пускового реостата для трех – четырехступенчатого пуска с пусковым моментом Мп = М1 = 0,85⋅Мк при Мс = Мном;

5. кривые переходного процесса при пуске, используя графоаналитический метод; 6. графическим методом график разгона по реостатной характеристике при работе

двигателя с нагрузкой, имеющей механическую характеристику 2

5026

−= ωcM , если

момент при пуске должен быть равен Мп = 1,1⋅Мс; определить время разгона. /Значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.2/.

сtti

i 8,148,020,042,027,022,021,06

1

=+++++=∆=∑=

Page 22: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

22

Задача 4.3 Для асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 380 В; скольжение sном = 4,5%; мощность на валу Рном = 10,5 кВт; ток ротора I2ном = 40 А; частота вращения магнитного поля n0 = 3000 об/мин; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 1,9, рассчитать и построить: 1. естественную механическую характеристику; 2. искусственную механическую характеристику при снижении напряжения сети на 5%; 3. искусственную /реостатную/ механическую характеристику, соответствующую

включению в цепь ротора добавочного сопротивления R2д = 0,103 Ом; 4. пусковую диаграмму и сопротивления ступеней пускового реостата для трех –

четырехступенчатого пуска с пусковым моментом Мп = М1 = 0,9⋅Мк при Мс = Мном; 5. кривые переходного процесса при пуске, используя графоаналитический метод; 6. графическим методом график разгона по реостатной характеристике при работе

двигателя с нагрузкой, имеющей механическую характеристику 20001.025 ω+=cM , если

момент при пуске должен быть равен Мп = 1,1⋅Мс; определить время разгона. /Значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.3/. Задача 4.4 Для асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 380 В; скольжение sном = 5%; мощность на валу Рном = 5,8 кВт; ток ротора I2ном = 23 А; число пар полюсов р = 2; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 2,1, рассчитать и построить: 1. естественную механическую характеристику; 2. искусственную механическую характеристику при снижении напряжения сети на 30%; 3. искусственную /реостатную/ механическую характеристику, соответствующую

включению в цепь ротора добавочного сопротивления R2д = 0,48 Ом; 4. пусковую диаграмму и сопротивления ступеней пускового реостата для трех –

четырехступенчатого пуска с пусковым моментом Мп = М1 = 0,8⋅Мк при Мс = Мном; 5. кривые переходного процесса при пуске, используя графоаналитический метод; 6. графическим методом график разгона по реостатной характеристике при работе

двигателя с нагрузкой, имеющей механическую характеристику 20004.033 ω−=cM , если

момент при пуске должен быть равен Мп = 1,1⋅Мс; определить время разгона. /Значение приведенного момента инерции взять из задачи 1.4/.

3. Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным занятиям

Подготовка к лабораторным занятиям предполагает чтение конспекта лекций и

рекомендованной учебной и учебно-методической литературы. Лабораторные работы в количестве 4 штук выполняются в соответствии с материалами сборника описаний лабораторных работ (дополнительная учебная, учебно-методическая литература [7]).

Page 23: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

23

4. Методические рекомендации по самостоятельной подготовке

теоретического материала

Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает: поиск учебной и специальной литературы по данной тематике. Проработку и анализ теоретического материала, самоконтроль знаний, путем ответа на вопросы по изучаемой теме.

Наименование темы

Контрольные вопросы и задания

1. Введение. Основные понятия и определения. Классификация ЭП.

- Дайте определение автоматизированного электропривода. - Укажите две основные функции электропривода. - Приведите примеры рабочих машин и их исполнительных органов. - Какие устройства образуют силовой (энергетический) канал электропривода? - Каково назначение электрического преобразовательного устройства в структуре электропривода? - Какие устройства входят в информационно-управляющий канал электропривода? - Как классифицируют электроприводы по виду движения электродвигателя? - Приведите классификацию электроприводов по виду управления. - Выполнение каких функций предполагает понятие «регулируемый электропривод»? - Какие причины определяют ускоренное развитие электропривода?

2. Основы электропривода и электротехноло-гии в с.х. производстве

-Приведите нагрузочные диаграммы рабочих машин. - Приведите механические характеристики электродвигателей. - Приведите уравнение нагрева и охлаждения электродвигателей. -Перечислите режимы работы электрических машин. - В чем заключается расчет мощности и выбор электродвигателя в зависимости от режима работы. - Назовите общие требования, предъявляемые к электроприводу. - Какова последовательность этапов проектирования электропривода? - Что характеризует нагрузочная диаграмма электропривода? - Чем отличается нагрузочная диаграмма производственного механизма от нагрузочной диаграммы электропривода? - По каким критериям рассчитывают мощность приводного электродвигателя? - От какого номинального параметра электродвигателя зависят его масса и габаритные размеры? - Дайте определение эквивалентного тока двигателя. - По каким параметрам выбирают полупроводниковые преобразователи для питания электродвигателя в системах регулируемого электропривода

3.Электрообору-дование с.х. техники и ремонтного производства

- Что отражают механические характеристики двигателя и рабочей машины? - Как, используя механические характеристики двигателя и рабочей машины, определить скорость установившегося режима работы машины? - Что такое жесткость механических характеристик, что она определяет?

Page 24: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

24

- Какую функцию представляет электромеханическая характеристика электропривода? - В каких квадрантах поля «M-w» располагаются механические характеристики для двигательного режима работы? - Какую жесткость имеют механические характеристики синхронного двигателя? - Какую жесткость имеют механические характеристики грузоподъемного механизма? - В каких тормозных режимах могут работать электроприводы? - Чему равен суммарный (динамический момент) на валу двигателя при работе в установившемся режиме? - Дайте определение жесткой механической системы. - Какова размерность момента инерции тела вращения? - Что нужно сделать, чтобы можно было пользоваться уравнением движения электропривода, если рабочий орган машины связан с валом электродвигателя через механическое передаточное звено? - Каким параметром характеризуется повторно-кратковременный режим работы двигателя? - В каком случае возникает неустановившееся движение электропривода? - У каких рабочих машин момент сопротивления пропорционален квадрату скорости? - Сформулируйте определения активного и реактивного моментов (сил). - Как привести момент инерции вращающегося элемента кинематической цепи к поступательно движущемуся элементу? - Как приводятся силы и моменты сил к выбранному элементу кинематической цепи?

4.Основы автоматического управления

- Назовите известные Вам способы включения двигателя постоянного тока и их особенности. - Уравнение механической и электромеханической характеристики ДПТ с независимым возбуждением (вывод). - Какие способы регулирования угловой скорости ДПТ с независимым возбуждением вам известны? - Графики механических характеристик и показатели качества для каждого способа регулирования. - Метод расчета добавочных сопротивлений в якорной цепи для регулирования скорости. - Чем определяется перегрузочная способность двигателя постоянного тока? - Что произойдет при обрыве цепи возбуждения? - Почему система ТП-Д получила наибольшее распространение в регулируемых приводах постоянного тока? - В чем различие между реверсивными и нереверсивными преобразователями? - Что нужно сделать, чтобы изменить направление вращения асинхронного двигателя? - Что понимается под переходным процессом в электроприводе? - Классификация переходных процессов и основные допущения, принимаемые при рассмотрении переходных процессов в электродвигателе постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением.

Page 25: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

25

- Физический смысл электромеханической постоянной времени электропривода при использовании ДПТ с независимым возбуждением, способы ее определения. - Как осуществляется реверс привода и расчет переходного процесса? - Назначение пусковых и тормозных резисторов. - Влияние сопротивления тормозного резистора на протекание переходных процессов в различных режимах работы электродвигателя. - Аналитический и графический расчет пусковых ступеней. - Расчет резистора динамического торможения и торможения противовключением.

5.Основные элементы автоматических систем

- Назовите виды электрических защит, применяемых в электроприводах. - Какие аппараты осуществляют максимально-токовую защиту? - Что такое нулевая защита? - Для чего нужна минимально-токовая защита в электроприводах постоянного тока? - Как реализуется температурная защита электрических двигателей? - Как предотвращается возможность одновременного включения контактов «Вперед» и «Назад» в реверсивных магнитных пускателях? - С помощью каких аппаратов выполняются автоматические переключения ступеней сопротивления ротора при пуске асинхронного двигателя с фазным ротором? - В чем основное отличие замкнутых систем регулирования от разомкнутых? - Назовите виды обратных связей, используемых в системах регулирования электроприводов.

6. Общие вопросы автоматизированного электропривода в сельском хозяйстве.

- Каковы основные направления энергосбережения посредством автоматизированного электропривода? - Назовите энергетические показатели электропривода. - Почему следует использовать регулируемые электроприводы? - Приведите классификацию систем регулирования по выполняемым функциям.

5. Методические указания по текущему контролю

Рубежный контроль

Текущая успеваемость контролируется проведением контрольной работы в середине семестра и экзаменом. Контрольная работа включает материал, пройденный на лекциях, в соответствии с разделами изучаемой дисциплины.

ТИПОВЫЕ ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Page 26: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

Задание №1

Рис. 1.

Для механической системыданные: моменты инерцииредуктора JJJJр = 0,15 кгкг⋅⋅⋅⋅м2, JJJJz3 = 0,39 кг⋅⋅⋅⋅м2, JJJJ= 120; скорость промежуточногомощность на валу двигателя0,95; определить частотуприведенный к валу двигателяiопт пары z3 – z4, при томмаксимального ускорения

Задание № 2 Для двигателя

следующие паспортные данныеВ; скорость вращения якоря6. естественные механическую7. искусственные механическую

включении в цепь якорявращения якоря двигатедвигателя на естественной

8. пусковую диаграмму, еслиопределить сопротивления

9. механическую и электромеханическуюскорости, соответствующейна естественной исопротивление Rт, если допустимое

10. кривые переходного процесса /значение приведенного момента

Задание №3 Для двигателяимеющего следующие паспортные

26

Рис. 1. Механическая система подъемника

еской системы подъемника, показанной на рис. 1 и имеющеймоменты инерции вала двигателя JJJJд = 0,42 кг⋅⋅⋅⋅м2, промежуточного

кг⋅⋅⋅⋅м2, барабана JJJJб = 6,5 кг⋅⋅⋅⋅м2 и шестерен JJJJJJJJz4 = 1,22 кг⋅⋅⋅⋅м2; число зубьев шестерен z1 = 26

скорость промежуточного вала редуктора ωωωωр = 20 с-1; массавалу двигателя PД = 2,7 кВт; КПД редуктора ηηηηрь частоту вращения вала nд двигателя, скорость

к валу двигателя момент инерции JJJJ и оптимальноепри том же передаточном числе пары z1 –

максимального ускорения промежуточного вала редуктора.

Для двигателя постоянного тока независимого возбужденияпаспортные данные: мощность на валу Рном = 1,5 кВт; напряжениевращения якоря ωωωωном = 157,1 с-1; КПД ηηηηном = 0,83, расс

естественные механическую и электромеханическую характеристикиискусственные механическую и электромеханическую характеристики

цепь якоря добавочного сопротивления Rд = 1,6 Омякоря двигателя для момента сопротивления Мс естественной и искусственной характеристиках;

диаграмму, если токи переключения равны I 1 = 2сопротивления ступеней пускового реостата; ую и электромеханическую характеристики динамическогосоответствующей заданному моменту сопротивления при

естественной и искусственной характеристиках; определитьесли допустимое значение тока якоря I доп.т = 4,3

переходного процесса при пуске и торможении; приведенного момента инерции взять из задачи №1/.

Для двигателя постоянного тока последовательного возбужденияследующие паспортные данные: мощность на валу Рном

на рис. 1 и имеющей следующие , промежуточного вала JJJJz1 = 0,35 кг⋅⋅⋅⋅м2, JJJJz2 = 1,6 = 26, z2 = 200, z3 = 30, z4

; масса груза mг = 420 кг, р = 0,96 и барабана ηηηηб =

двигателя скорость подъема груза Vг, оптимальное передаточное число

z2 с целью получения

независимого возбуждения, имеющего ; напряжение Uном = 220

рассчитать и построить: характеристики;

электромеханическую характеристики; при = 1,6 Ом; определить частоту

= 0,8⋅⋅⋅⋅Мном при работе

= 2⋅⋅⋅⋅I ном и I 2 = 1,4⋅⋅⋅⋅I ном;

характеристики динамического торможения со сопротивления, при работе двигателя

характеристиках определить тормозное = 4,3⋅⋅⋅⋅I ном;

последовательного возбуждения, ном = 3 кВт;

Page 27: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

27

напряжение Uном = 220 В; ток Iном = 19 А; частота вращения якоря nном = 960 об/мин; КПД ηном = 0,8; допустимый ток якоря Iдоп = 2⋅Iном. Рассчитать и определить:

1. пусковое сопротивление, 2. рассчитать и построить естественные и искусственные /реостатные/ механические и

электромеханические характеристики.

Задание №4 Для асинхронного двигателя с фазным ротором, имеющего следующие паспортные данные: напряжение Uном = 380 В; скольжение sном = 4%; мощность на валу Рном = 2 кВт; число пар полюсов р = 3; ток ротора I 2ном = 15 А; перегрузочная способность двигателя Мк/Мном = 2, рассчитать и построить:

7. естественную механическую характеристику; 8. искусственную механическую характеристику при снижении напряжения сети на 20%; 9. искусственную /реостатную/ механическую характеристику, соответствующую

включению в цепь ротора добавочного сопротивления R2д, при котором критическое скольжение будет sки = 3⋅⋅⋅⋅sке; определить добавочное сопротивление R2д;

10. пусковую диаграмму и сопротивления ступеней пускового реостата для трех – четырехступенчатого пуска с пусковым моментом Мп = М1 = 0,85⋅⋅⋅⋅Мк при Мс = Мном;

11. кривые переходного процесса при пуске, используя графоаналитический метод; 12. графическим методом график разгона по реостатной характеристике при работе

двигателя с нагрузкой, имеющей механическую характеристику ω3.015+=cM , если

момент при пуске должен быть равен Мп = 1,1⋅⋅⋅⋅Мс; определить время разгона. /Значение приведенного момента инерции взять из задачи №1/.

Тест Первый вопрос по последней цифре зачетки. 0. Из чего состоит электропривод. Ответ: Электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами. 1. Какое назначение электропривода. Ответ: Предназначен для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. (На англ. - en electric drive) 2. Объяснить назначение преобразователя электрической энергии, преобразователь электроэнергии. Ответ:Электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров и/или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров и/или показателей качества.

П р и м е ч а н и е. Преобразование параметров может осуществляться по роду тока, напряжению, частоте, числу фаз, фазе напряжения ГОСТ 18311 (На англ. - en converter) 3. Описать (электро) двигатель (электропривода). Ответ: Электромеханический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. (На англ. - en electric motor) П р и м е ч а н и е. В некоторых режимах работы электропривода электродвигатель осуществляет обратное преобразование энергии 4. Предназначение механической передачи (электропривода)

Page 28: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

28

Ответ: Механический преобразователь, предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины и согласованию вида и скоростей их движения (На англ. - en transmission) 5. Назначение управляющего устройства (электропривода) Ответ: Устройство, предназначенное для формирования управляющих воздействий в электроприводе (На англ. - en control device) 13. Для чего информационное устройство (электропривода)? Ответ:Устройство, предназначенное для получения, преобразования, хранения, распределения и выдачи информации о переменных электропривода, технологического процесса и сопредельных систем для использования в системе управления электропривода и внешних информационных системах 14. Что представляет собой устройство сопряжения (электропривода)? Ответ: Совокупность электрических и механических элементов, обеспечивающих взаимодействие электропривода с сопредельными системами и отдельных частей электропривода 9. Для чего система управления электропривода? Ответ: Совокупность управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения электропривода, предназначенных для управления электромеханическим преобразованием энергии с целью обеспечения заданного движения исполнительного органа рабочей машины de Steuerungssystem des Elektroantrieb (На англ. - en control system) 15. Что соответствует системе управления электроприводом? Ответ: Внешняя по отношению к электроприводу система управления более высокого уровня, поставляющая необходимую для функционирования электропривода информацию. Второй вопрос по последней цифре зачетки. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ОБЛАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ 0. Рабочая машина – это… Ответ: Машина, осуществляющая изменение формы, свойств, состояния и положения предмета труда 1. Исполнительный орган рабочей машины – это… Ответ: Движущийся элемент рабочей машины, выполняющий технологическую операцию 2. Что определяет полезный статический момент-сила Ответ: Значение отнесенного к элементу приведения момента-силы, определяемого полезной нагрузкой исполнительного органа рабочей машины 3. Что определяет динамический момент-сила Ответ: Сумма отнесенных к элементу приведения моментов-сил, вызванных изменением скорости всех движущихся масс 4. Что определяет момент-сила трения Ответ: Значение отнесенного к элементу приведения момента-силы, определяемого трением в механической передаче 5. Чем характерна механическая характеристика исполнительного органа рабочей машины Ответ:Зависимость, связывающая скорость движения исполнительного органа рабочей машины и момент-силу, создаваемый при выполнении им технологической операции 6. Что показывает нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины?

Page 29: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

29

Ответ:Зависимость момента-силы от времени на исполнительном органе рабочей машины 7. Что показывает диаграмма скорости исполнительного органа рабочей машины? Ответ:Зависимость скорости движения исполнительного органа рабочей машины от времени в технологическом цикле 8. Что определяет естественная характеристика электродвигателя? Ответ: Характеристика, соответствующая номинальным параметрам питающего электродвигатель напряжения, основной схеме его включения и отсутствию добавочных электротехнических элементов в цепях электродвигателя 9. Как получить искусственную характеристику электродвигателя? Ответ: Характеристика электродвигателя, получаемая при изменении параметров питающего напряжения, при изменении схемы его включения или включения в его цепи добавочных электротехнических элементов Первый вопрос по предпоследней цифре зачетки. ВИДЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОМУ НАЗНАЧЕНИЮ 0. Электропривод вращательного движения - это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий вращательное движение исполнительного органа рабочей машины de Antrieb für Drehbewegung en rotary (На англ. – drive) 1. Электропривод поступательного движения – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий поступательное линейное движение исполнительного органа рабочей машины de Antrieb für geradlinige Bewegung (На англ. - en linear drive) 2. Электропривод возвратно-поступательного [вибрационного] движения – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий возвратно-поступательное [вибрационное] движение исполнительного органа рабочей машины 3. Электропривод непрерывного движения – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий непрерывное движение исполнительного органа рабочей машины 4. Электропривод дискретного движения – это… Ответ:Электропривод, обеспечивающий дискретное перемещение исполнительного органа рабочей машины 5. Моментный электропривод – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий заданный момент или усилие на исполнительном органе рабочей машины (На англ. - en torque drive) 6. Реверсивный электропривод – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий движение исполнительного органа рабочей машины в любом из двух противоположных направлениях 7. В чем отличие регулируемого от нерегулируемого электропривода Ответ: Электропривод, обеспечивающий управляемое изменение координат движения исполнительного органа рабочей машины (На англ. - en controlled variable drive) Электропривод, не обеспечивающий управляемое изменение координат движения исполнительного органа рабочей машины 8. Многоскоростной электропривод – это…

Page 30: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

30

Ответ: Электропривод, обеспечивающий движение исполнительного органа рабочей машины с любой из двух или более фиксированных скоростей (На англ. - en multi-speed drive) 9. Главный электропривод – это… Ответ: Электропривод, обеспечивающий движение исполнительного органа рабочей машины, выполняющего главную технологическую операцию (На англ. - en main drive) Второй вопрос по предпоследней цифре зачетки. 0. Координата электропривода – это… Ответ: Любая электрическая, механическая, магнитная, тепловая переменная, принятая для описания состояния электропривода и управления его состоянием ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ 1. Что входит в электропривод постоянного [переменного] тока? Ответ: Электропривод, содержащий электродвигатель постоянного [переменного] тока 2. Чем характерно взрывозащищенное электрооборудование? Ответ: Электрооборудование специального назначения, которое выполнено таким образом, что устранена или затруднена возможность воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого изделия* ГОСТ 18311 * Под электрооборудованием понимается электрооборудование, входящее в электропривод ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 3. Что связывает механическая характеристика электропривода? Ответ: Зависимость, связывающая скорость и момент или силу элемента приведения электропривода 4. Что показывает электромеханическая характеристика электропривода? Ответ: Зависимость, связывающая скорость электродвигателя электропривода и ток якоря 5. Что значит статический режим работы электропривода? Ответ: Режим электропривода, в котором значение основной координаты электропривода, обычно скорости, неизменно 6. Что определяет динамический режим работы электропривода? Ответ: Режим электропривода, в котором значение основной координаты электропривода изменяется 7. Что показывает динамическая характеристика электропривода? Ответ: Зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени переходного режима работы электропривода 8. Когда существует переходный режим работы электрооборудования? Ответ: Режим перехода от одного установившегося режима работы электрооборудования к другому ГОСТ 18311 9. Когда существует установившийся режим работы электрооборудования? Ответ: Режим работы электрооборудования, при котором значения всех параметров режима практически неизменны или изменяются периодически ГОСТ 18311 * Под электрооборудованием здесь понимается электрооборудование, входящее в электропривод. Первый вопрос по третьей (от последней) цифре зачетки. 0. Нарисовать схему общей структуры электропривода.

Page 31: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

31

1. Описать функции преобразователей в электроприводе (ЭП, ЭМП, МП). 2. Описать составные элементы электропривода. 3. Описать уравнение движения электропривода. 4. Как определяется момент сопротивления Мс? Описать свойства нагрузки. 5. Дать определение активных и реактивных моментов электропривода. 6. Как задаются механические характеристики электропривода. 7. Перечислить характеристики электропривода. 8. Объяснить понятие жесткости регулирования. 9. Какие затраты на регулирование.

Требования к экзамену

К экзамену допускаются студенты, не имеющие пропусков лекционных и

лабораторных занятий и успешно защитившие отчет по лабораторным работам.

Примерный перечень вопросов для подготовки к экзамену

1. Структурная схема электропривода. Назначения компонентов. 2. Функции и классификация электроприводов. 3. Механические характеристики рабочих машин. Понятие жесткости механической

характеристики. 4. Механические характеристики электродвигателей. Жесткость механических

характеристик. 5. Моменты и силы, действующие в электроприводе. Активные и реактивные моменты

сопротивления. Уравнение движения электропривода и его анализ. 6. Статическая устойчивость электропривода. 7. Расчетная схема механической части электропривода. Приведение моментов и сил

сопротивления, моментов инерции и масс. 8. Расчет переходных процессов в электроприводе при постоянном динамическом

моменте. 9. Расчет переходных процессов в электроприводе при динамическом моменте, линейно

зависящем от скорости. 10. Электромеханическая постоянная времени электропривода. Ее физический и

геометрический смысл. 11. Момент инерции электропривода, маховый момент. Экспериментальное определение

момента инерции. Его влияние на свойства электропривода. 12. Основные показатели качества регулирования скорости электропривода. 13. Схема замещения ДПТ. Вывод уравнений механической и электромеханической

характеристик ДПТ. Способы включения ДПТ и их особенности. 14. Электропривод с ДПТ НВ. Схема включения, статические характеристики, режимы

работы. 15. Основные параметрические способы регулирования скорости ДПТ НВ. Показатели

качества. 16. Порядок расчета и построения механических характеристик ДПТ НВ при различных

режимах его работы. 17. Аналитический и графический способы расчета добавочного сопротивления при

реостатном регулировании скорости ДПТ НВ. 18. Система Г-Д и система УВ-Д. 19. Реостатный пуск ДПТ. Схема включения и пусковая диаграмма при

многоступенчатом пуске ДПТ НВ. 20. Расчет ступеней пускового реостата для ДПТ НВ.

Page 32: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

32

21. Тормозные режимы двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Сравнительная оценка тормозных режимов. Уравнения и графики механических характеристик двигателя в тормозных режимах при активном и реактивном моментах нагрузки на его валу.

22. Аналитический и графический способы расчета тормозных сопротивлений ДПТ НВ. 23. Электропривод с ДПТ последовательного возбуждения. Схема включения,

статические характеристики, режимы работы. Кривая намагничивания. 24. Основные параметрические способы регулирования скорости ДПТ ПВ. 25. Особенности пуска ДПТ ПВ. Графический метод расчета ступеней пускового

реостата. 26. Тормозные режимы ДПТ ПВ. 27. Уравнения электромеханической и механической характеристик АД и их анализ.

Влияние конструктивных особенностей и возмущающих воздействий на свойства АД. 28. Порядок расчета и построения механических характеристик АД с использованием

формулы Клосса. 29. Способы регулирования скорости АДФ, АДК. Показатели качества регулирования. 30. Аналитический и графический способы расчета добавочного сопротивления при

реостатном регулировании скорости АДФ. 31. Частотное регулирование скорости АД. Закон регулирования. Показатели качества

регулирования. 32. Регулирование скорости в электрических каскадах с АД. Вентильно-машинный и

асинхронно-вентильный электрические каскады. 33. Регулирование скорости в электромеханическом каскаде с АД. 34. Пуск АДФ. Схема включения. Расчет ступеней пускового реостата. Пусковая

диаграмма. 35. Способы регулирования тока при пуске АДК. 36. Тормозные режимы АД. Сравнительная оценка тормозных режимов. Уравнения и

графики механических характеристик двигателя в тормозных режимах. 37. Электромагнитный момент и угловая характеристика СД. 38. Особенности пуска и торможения СД. 39. Основные допущения, принимаемые при исследовании тепловых процессов в ЭД.

Уравнение теплового баланса ЭД и его анализ. Кривые нагрева и охлаждения электродвигателей.

40. Классификация режимов работы электропривода. 41. Расчет мощности двигателя при повторно-кратковременном режиме работы. 42. Расчет мощности двигателя при кратковременном режиме работы. 43. Допустимая частота включений АДК. Способы уменьшения потерь энергии при пуске

и торможении АДК. 44. Аппаратура и принципы автоматического управления пуском и торможением

электродвигателей в разомкнутых релейно-контактных системах

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины «Электропривод и электрооборудование»

для специальности «Механизация сельского хозяйства»

Основная учебная литература 1. Электропривод и электрооборудование [Текст] : учеб. для студ. вузов,

обучающихся по спец. 311300 "Механизация сельского хозяйства" / А. П. Коломиец [и др.]. – Москва : КолосС, 2008. – 328 с.

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература

Page 33: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

33

1. Епифанов, А. П. Электропривод [Электронный ресурс] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства" / А. П. Епифанов, Л. М. Малайчук, А. Г. Гущинский ; под ред. А. П. Епифанова ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург : Лань, 2012. – 400 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/3812/.

2. Фролов, Ю. М. Сборник задач и примеров решений по электрическому приводу [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» / Ю. М. Фролов, В. П. Шелякин ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург : Лань, 2012. – 367 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/3185/.

3. Эксплуатация электрооборудования [Текст] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. 311400 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства" / [Г. П. Ерошенко [и др.]. – Москва : КолосС, 2005. – 344 с.

4. Эксплуатация электрооборудования [Текст] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. 311400 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства" / Г. П. Ерошенко [и др.]. – Москва : КолосС, 2007. – 344 с.

5. Электропривод и электрооборудование [Текст] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. 311300 "Механизация сельского хозяйства" / А. П. Коломиец [и др.] ; Междунар. ассоц. "Агрообразование". – Москва : КолосС, 2007. – 328 с.

6. Электропривод и электрооборудование [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. 311300 "Механизация сельского хозяйства" / А. П. Коломиец [и др.] ; Междунар. ассоц. "Агрообразование". – Москва : КолосС, 2006. – 328 с.

7. Электропривод и электрооборудование [Электронный ресурс] : сб. описаний лаб. работ для студ. спец. 110301 "Механизация сельского хозяйства" и направления бакалавриата 110300 "Агроинженерия" очной и заочной форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / М-во образования и науки Рос. Федерации, Сыкт. лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С. М. Кирова", Каф. электрификации и механизации сельского хоз-ва ; сост. : М. В. Хохлов, О. С. Головатая. – Электрон. текстовые дан. (1 файл в формате pdf: 1,4 Мб). – Сыктывкар : СЛИ, 2010. – on-line. – Систем. требования: Acrobat Reader (любая версия). – Загл. с титул. экрана. – Режим доступа : http://lib.sfi.komi.com/ft/301-000138.pdf.

Дополнительная литература

1. Белецкий, Б. Ф. Строительные машины и оборудование [Текст] : справ. пособие для производственников-механизаторов, инженерно-техн. работников строит. организаций, а также студ. строит. вузов, фак. и техникумов / Б. Ф. Белецкий. – Ростов н/Д : Феникс, 2002. – 592 с. – (Учебники и учебные пособия).

2. История науки и техники [Текст] : научный журнал/ ООО Издательство "Научтехлитиздат". – Москва : Научтехлитиздат. – Выходит ежемесячно.

2008 № 1-12; 2009 № 1-6; 2010 № 1-12; 2011 № 1-12; 2012 № 1-12;

3. Механизация и электрификация сельского хозяйства [Текст] : теоретический и научно – практический журнал. – Выходит раз в два месяца.

2008 № 1-12; 2009 № 1-6; 2010 № 1,2,4-12; 2011 № 1-12; 2012 № 1-6;

Page 34: Электропривод и электрооборудование62.182.30.44/ft/301-001203.pdf · учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ

34

4. Сельский механизатор [Текст] : научно – производственный журнал/ Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ООО "НИВА", ФГБОУ "Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина". – Москва : [б. и.]. – Основан в 1958 г. – Выходит ежемесячно.

2008 № 1-12; 2010 № 7-12; 2011 № 1-12; 2012 № 1-12;

5. Сельскохозяйственная техника. Обслуживание и ремонт [Текст] : научно-производственный журнал. – Выходит ежемесячно.

2008 № 1-12; 6. Современные технологии автоматизации [Текст]. – Выходит ежеквартально.

2008 № 1-4; 2009 № 1,2;

7. Техника в сельском хозяйстве [Текст] : научно – теоретическое издание. – Выходит раз в два месяца.

2008 № 1-6; 2009 № 1-4; 2010 № 1-3; 2012 № 1-3.