Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Электромеханические устройства для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Содержание:

Введение 4

1. Особенности устройства и сравнительная характристика электроприводов постоянного и переменного тока 6

2. Исследование электромеханических устройств для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока 15

Заключение 24

Список использованных источников 25

Введение:

В настоящее время автоматизация и энергосбережение стало приоритетным направлением технической политики в мире. Это связано, во-первых, с дефицитом основных энергоресурсов, во-вторых, с возрастающей стоимостью их добычи, в третьих, с глобальными экологическими проблемами, обозначившимися в последнее время. Энергосбережение в любой сфере сводится по существу к снижению потерь электрической энергии [2].

Автоматизация производственных процессов – основное направление, по которому в настоящее время продвигается производство во всем мире. Все, что раньше выполнялось самим человеком, его функции, не только физические, но и интеллектуальные, постепенно переходят к технике, которая сама выполняет технологические циклы и осуществляет контроль за ними. Роль человека во многих отраслях уже сводится лишь к контролеру за автоматическим контролером.

Применение систем автоматизации электроприводов значительно увеличивает производительность труда, минимизирует вероятность возникновения различных аварийных ситуаций. С помощью систем автоматизации исключается необходимость исполнения сотрудником однообразных операций [3].

Современный уровень развития электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств автоматического регулирования позволяет широко использовать технические достижения для решения задач автоматизации и механизации.

Применение современных способов регулирования скорости технологических механизмов в сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование энергетических и механических ресурсов. Из множества решений и проблем автоматизации, наиболее эффективным является внедрение частотнорегулируемых электроприводов

Тема настоящей аттестационной работы – «Электромеханические устройства для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока».

Цель аттестационной работы – обзор электромеханических устройств для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Исходя из темы и цели аттестационной работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:

– исследовать особенности устройства электроприводов постоянного и переменного тока;

– произвести сравнительную характеристику электроприводов постоянного и переменного тока;

– произвести исследование электромеханических устройств для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Объект исследования – электромеханические устройства для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Предмет исследования – оптимальные методы построения электромеханических устройств для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Методы исследования, применяемые в процессе работы:

– метод сравнения;

– метод анализа;

– изучение теоретических аспектов рассматриваемой тематики.

Заключение:

Комплексная автоматизация с применением автоматизированных систем, с широким использованием вычислительной техники существенно повышает производительность труда, снижает вероятности возникновения аварийных ситуаций. Благодаря автоматизации ликвидируется необходимость выполнения человеком однообразных, утомительных операций. Труд становится более интеллектуальным и интересным. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием [3].

По завершению выполнения аттестационной работы, получены следующие результаты:

– исследованы особенности устройства электроприводов постоянного и переменного тока;

– произведена сравнительная характеристика электроприводов постоянного и переменного тока;

– произведено исследование электромеханических устройств для управления скоростями вращения электроприводов постоянного и переменного тока.

Все поставленные задачи решены, цель работы достигнута.

Фрагмент текста работы:

1. Особенности устройства и сравнительная характеристика электроприводов постоянного и переменного тока

Ежегодный темп роста продаж регулируемых электроприводов составляет, примерно, 6 %, в то время как темп роста приводов переменного тока — 8 %, а объем рынка приводов постоянного тока остается более или менее стабильным.

Силовые статические преобразователи на базе микропроцессоров, применяемые как в приводах переменного, так и постоянного тока, в настоящее время достигли очень высокого технического уровня, который (в допустимых технологических пределах) в большинстве приложений позволяет использовать электропривод переменного тока, где раньше применялся привод постоянного тока. Однако, традиционный привод постоянного тока (1-но и 4-х квадрантный) продолжает играть важную роль, особенно в тех приложениях, где нужно обеспечить высокодинамичные режимы с постоянным моментом вращения, жесткими требованиями по перегрузочной способности в широком диапазоне скоростей и рекуперацию энергии обратно в сеть.

В первом приближении существенных отличий между этими приводами не так и много; однако, при более детальном рассмотрении, выявляются характерные особенности приводов и различие физических принципов функционирования. Далее рассмотрим аспекты отличия приводов по следующим пунктам:

– характеристики двигателей, как электромеханических преобразователей;

– характеристики преобразователей электрической энергии;

– 4-х квадрантные приводы;

– влияние на внешнюю среду;

– модернизация приводов постоянного тока.

Двигатели постоянного тока сложные, требующие частого обслуживания, что делает их эксплуатацию дорогой; к тому же они имеют низкую степень защиты. Двигатели переменного тока (асинхронные двигатели) просты и надежны, не нуждаются в обслуживании, имеют более низкую цену, и кроме того более высокую степень защиты [5].

Произведем сравнение механических характеристик приводов постоянного и переменного тока. Они приведены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 – Механическая характеристика приводов постоянного тока

Для приводов постоянного тока обычно используемая независимая вентиляция (прим. в 85 % регулируемых приводов до 250 кВт) гарантирует хороший отвод тепла от ротора двигателя постоянного тока во всем диапазоне скоростей.

Типичные применения, требующие обеспечение постоянного момента в широком диапазоне скоростей: волочильные станы, поршневые компрессоры, подъемные механизмы, канатные дороги, экструдеры.

Рисунок 2 – Механическая характеристика приводов переменного тока

В приводах переменного тока обычно используемая самовентиляция (прим. в 90 % регулируемых приводов до 250 кВт) в стандартных асинхронных двигателях не является эффективной во всем диапазоне скоростей. На низких скоростях отвод тепла фактически не возможен [7].

Типичные применения с пониженным моментом на низкой скорости, соответствующие характеристике на рисунке 2: насосы, вентиляторы, и др. с квадратичной зависимостью нагрузки от скорости.

Характеристики отношения мощности и скорости в режиме S1 двигателей постоянного и переменного тока приведена на рисунке 3.

Сравнение рабочих характеристик двигателей показывает, что двигатель постоянного тока выгоднее асинхронного при продолжительной работе на низких скоростях и для широкого диапазона скоростей при постоянной мощности. Перегрузочная способность в кратковременном режиме зависит не только от параметров двигателя, но в большой степени от характеристик преобразователя частоты / тиристорного преобразователя [9].