1488
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
ЭЛЕКТРОПРИВОД
И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки
15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств
Воронеж, 2016
УДК 658.5.011.56
Поляков, С. И. Электропривод и электромеханические системы
[Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед.,
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, Челябинск: Учтех-Профи, 2016. 18 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-
строительного университета В.И. Акимов
2
|
Введение |
|
|
|
Методические |
указания |
по |
организации |
и |
проведению самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержанием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.
При формировании у студентов навыков самостоятельной работы,
необходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной деятельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая задача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.
Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа,
которую они выполняют без непосредственного участия преподавателя, но по его заданию, под его наблюдением и руководством, в специально предоставленное для этого время. Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия студентов, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных преподавателем заданий,
с анализом результатов работы.
Самостоятельная подготовка студентов предполагает следующие виды и формы работы: конспектирование лекций, самостоятельное изучение материала с помощью учебников и учебных пособий, написание и защита реферата, доклада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследовательская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних экспериментов, самостоятельных (индивидуальных) заданий,
систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами;
подготовка к промежуточной аттестации, зачету и экзамену.
По основной дидактической цели названные виды самостоятельной работы можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний, работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний, умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между
3
собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же средства могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, с
помощью лабораторно - практических работ достигается формирование умений и навыков, приобретение некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.
Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть посильным для студентов.
Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициативы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шаблону. Только тогда будет достигнут нужный результат.
Методические указания призваны помочь студентам правильно организовать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и навыками.
Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:
– знать: общие вопросы теории электрических машин постоянного тока, трансформаторов, асинхронных и синхронных машин; устройство,
принцип действия и характеристики общепромышленных электрических машин постоянного и переменного тока; устройство, принцип действия и характеристики микромашин постоянного и переменного тока, применяемых в системах автоматического управления и робототехнических средствах автоматизации;
– уметь: выполнить проектно-конструкторские и расчетные работы по созданию и внедрению средств и систем автоматизации с применением общепромышленных и специальных электрических машин; обеспечивать их монтаж, наладку и техническое обеспечение; составлять технические задания на разработку названных средств с применением электрических машин,
4
анализировать режимы эксплуатации электрических машин, применяемых в автоматизации технологических процессов, формулировать требования,
предъявляемые к действующим и проектируемым механизмам, в которых используются электрические машины, проводить научные исследования и эксперименты систем автоматизации с использованием электрических машин, разрабатывать и вести техническую документацию.
– владеть: навыками оформления проектной и конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД; навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами; навыками построения систем автоматического управления системами и процессами.
Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине, студентами при освоении дисциплины.
Методические указания руководства самостоятельной работой студентов:
Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.
Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.
Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.
Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.
При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.
Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной работы студентов.
5
Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.
Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.
Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.
При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.
Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.
Методические рекомендации для студентов при выполнении
самостоятельной работы:
1.Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на учебном занятии при изложении материала преподавателем.
2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.
3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терминами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.
4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.
5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.
6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими словами».
7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.
8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий, упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы;
составлению графиков, таблиц.
6
1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение Определение электропривода. Предмет и задачи дисциплины. Краткий
обзор развития электропривода, роль отечественных ученых. Преимущества электропривода, охрана окружающей среды. Электропривод как силовая основа автоматизации и комплексной механизации лесной индустрии.
Тенденции и перспективы развития электропривода.
Раздел 2. Механика электропривода.
Кинематические и расчетные схемы механической части электропривода. Уравнение движения и режим работы электропривода.
Виды статических моментов рабочих машин. Механические характеристики рабочих машин и электродвигателей. Приведение статических моментов и усилий, моментов и масс. Понятие об упругих элементах в механической части электропривода. Определение времени пуска и торможение электропривода. Понятие об оптимальном передаточном числе.
Раздел 3. Электромеханические свойства электроприводов в установившихся режимах.
Механические и электромеханические характеристики электропривода.
Понятие о статической устойчивости электропривода. Электромеханические свойства и характеристики двигателей постоянного тока независимого,
последовательного и смешанного возбуждения в двигательном и тормозном режимах. Электромеханические свойства и характеристики двигателей переменного тока в двигательном и тормозном режимах. Расчет и построение механических характеристик двигателей постоянного и переменного тока.
Регулирование скорости электроприводов, основные показатели регулирования. Регулирование скорости электроприводов с двигателями переменного тока. Регулирование скорости электроприводов с двигателями переменного тока. Регулирование скорости и механические характеристики электроприводов постоянного тока, содержащих преобразователи
7
электроэнергии. Регулирование скорости и механические характеристики электроприводов переменного тока с частотными преобразователями и в каскадных схемах.
Раздел 4. Переходные процессы в электроприводах.
Классификация переходных процессов. Роль и взаимосвязь механических, электромагнитных и тепловых переходных процессов.
Дифференциальное уравнение переходных процессов. Постоянные времени и способы их определения. Механические переходные процессы в электроприводах с линейными и нелинейными механическими характеристиками. Электромагнитные переходные процессы в якорных цепях возбуждения двигателей постоянного тока.
Выбор двигателей электропривода.
Условия и критерии выбора электродвигателей электроприводов.
Нагрев и охлаждение двигателя. Классификация номинальных режимов работы электроприводов.
Раздел 5. Управление электроприводами. Общие вопросы управления электроприводами.
Функции и классификация систем управления электроприводами.
Требования к системам управления электроприводами. Защита электроприводов. Электрическая схема автоматизированных электроприводов. Электрическая аппаратура электроприводов.
Электрическая аппаратура автоматизированных устройств,
применяемых в электроприводах механического и подъемно-транспортного оборудования предприятий лесного комплекса: коммутационная,
регулирующая, защитная, преобразователи и датчики, логические элементы,
микропроцессоры, УВМ.
Раздел 6. Управление электроприводами в разомкнутых системах.
Принципы автоматизированного управления пуском и торможением двигателей в электроприводах. Типовые узлы и схемы управления двигателями постоянного тока. Типовые узлы и схемы управления
8
асинхронными двигателями. Типовые узлы и схемы управления синхронными двигателями. Примеры схем автоматизированного управления электроприводами с использованием релейно-контактной и бесконтактной аппаратуры.
Раздел 7. Управление электроприводами в замкнутых системах автоматического управления.
Замкнутые системы управления электроприводами. Типы, структурные схемы и принцип построения в замкнутых системах управления электроприводами. Виды обратных связей с параллельной и последовательной коррекцией. Автоматическое регулирование скорости в электроприводах постоянного тока с преобразователями. Системы автоматического регулирования скорости с жесткими обратными связями по напряжению, току и угловой скорости двигателя. Автоматическое регулирование момента электроприводов с преобразователями. Система генератор-двигатель с отсечками. Статические и динамические характеристики замкнутых систем автоматического регулирования преобразователь-двигатель. Математическое описание автоматизированных систем управления электроприводом, частотные характеристики.
Определение качества переходных процессов. Корректирующие устройства,
методы их синтеза. Подчиненное регулирование в автоматизированных электроприводах. Построение и основы расчета электропривода системы тиристорный преобразователь-двигатель с подчиненным регулированием.
Электропривод с микропроцессорным управлением; основы построения и программного обеспечения. Частотное регулирование электроприводов.
Раздел 8. Программное и следящее управление электроприводами.
Классификация следящих электроприводов. Следящие электроприводы с двигателями постоянного и переменного тока. Электрический вал.
Использование сельсинов. Основные принципы регулирования в следящем электроприводе. Задачи программного управления электроприводами.
9
Классификация и основы построения программного управления электроприводами.
Управление электроприводами с применением простейших средств программного управления. Точная остановка электроприводов. Применение бесконтактных логических элементов. Использование микропроцессоров и УВМ для управления электроприводами. Понятие о числовом и
программном управлении. |
|
|
|
Раздел 9. Электроприводы |
предприятий |
лесного |
комплекса. |
Электропривод с автономным источником энергии. |
|
|
Виды и особенности электроприводов с автономными источниками питания. Электроприводы с автономными источниками питания на деревообрабатывающих машинах. Виды электрических передач.
Электропередачи постоянного и переменного тока. Применение силового маховика. Тормозные режимы электропривода с автономным источником питания.
Раздел 10. Электропривод машин с частыми стопорными режимами.
Особенности электроприводов, работающих на упор. Методы снижения заноса кинематической энергии электропривода путем применения без редукторной передачи, индивидуального электропривода и двигателей со специальной формой ротора. Методы ограничения динамических усилий путем схемных решений в электроприводах постоянного и переменного тока.
Раздел 11. Электропривод основных видов механического и подъемно-
транспортного оборудования предприятий лесного комплекса.
Особенности электроприводов механизмов и машин предприятий лесного комплекса. Электропривод монтажных кранов и подъемников.
Электропривод конвейеров и транспортеров.
Электропривод л/п рам и д/о станков. Электропривод насосов и вентиляторов. Состав и выбор электрооборудования электроприводов.
Электроприводы специального технологического оборудования предприятий
10