Электропривод сельскохозяйственных машин Всего 15 лекций 7

Электропривод сельскохозяйственных машин Всего : 15 лекций, 7 -8 семинаров, 6 -7 лабораторных работ, 3 расчетные работы. Итоговый контроль – зачет, экзамен.

Лекция 1 Особенности электроприводов с. х. машин, агрегатов и поточных линий Вопросы: 1. Особенности ЭП в сельском хозяйстве. 2. Классификация систем управления ЭП. 3. Требования к курсовой работе, курсовому и дипломному проектам.

Литература 1. Фоменков А. П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. М. : Колос, 1984. 2. Савченко П. И. и др. Практикум по электроприводу в сельском хозяйстве. М. : Колос, 1996. 3. Герасенков А. А. , Назин Е. И. , Учеваткин А. И. Автоматизированные системы управления электроприводами в с. х. производстве. М. : МГАУ, 2004. 4. Герасенков А. А. , Гуляев Е. В. , Кабдин Н. Е. Электропривод: Дискретные схемы управления электроприводами сельскохозяйственных машин. Учебное пособие. – М. : МГАУ, 2011. – 115 с. 5. Руководство LOGO! Справочник по аппарату, редакция 03/2009 А 5 Е 01248543 -03. ООО Сименс, 302 с.

6. SIMATIC. Программируемый контроллер S 7 -200. Системное руководство, редакция 06/2004 A 5 E 0030798701. ООО Сименс, 538 с. 7. Прибор для управления погружным насосом. Руководство по эксплуатации САУ - М 2. М. : Овен, 2011, 20 с. 8. Логический контроллер САУ – МП. Руководство по эксплуатации. М. : Овен, 2011, 102 с. 9. Герасенков А. А. , Кабдин Н. Е. , Сергованцев А. В. Электропривод: устройства защиты и управления. М. : МГАУ, 2011, 124 с. 10. Simocode pro. Руководство по проектированию, вводу в эксплуатацию, ремонту и обслуживанию. Заказной №: 3 UF 7970 -0 AA 01 -0. Издание 10/2005. GWA 4 NEB 631 6050 -21 DS 01. М. : ООО Сименс, 494 с.

1. Особенности ЭП в сельском хозяйстве. Электропривод – электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих электрических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними сопредельными электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Рассмотрим структурную схему ЭП – рисунок 1, где: ПЭ преобразователь электрический; ЭД – электродвигатель; ПМ преобразователь механический; ИОРМ – исполнительный орган рабочей машины; УУ – информационно-управляющее устройство; ОС – сигналы обратной связи; ЗС – задающие сигналы; УС – управляющие сигналы; I – ток; U – напряжение; f – частота сети; М – момент; ω – угловая частота вращения.

Рисунок 1 – Структурная схема электропривода

ЭД осуществляет преобразование электрической энергии в механическую. Это обязательное и определяющее устройство электропривода. Как правило, в сельском хозяйстве используются в основном ЭД, имеющие неподвижную часть – статор, и подвижную часть – ротор. По воздушному зазору между статором и ротором ЭД пролегает условная граница между электрической и механической частями электропривода. ПЭ – осуществляет преобразование параметров электрической энергии для создания требуемого управляющего воздействия на ЭД. ПМ – осуществляет преобразование параметров механической энергии для согласования движения ЭД и ИОРМ – механизм, характеристики и режимы которого определяют параметры и режим работы всего электропривода. УУ – система управления и регулирования, осуществляющая управление потоком энергии в силовом канале электропривода для получения требуемого режима работы ИОРМ, формирования соответствующих УС в функции сигналов ЗС и ОС, а требуемого также алгоритма управления.

В изучаемом курсе рассматриваются следующие вопросы: - поверочные расчеты по выбору ЭД и ПМ; - применяемые в с. х. ПЭ; - принципы выбора и построения УУ; - конкретные электропривода с. х. машин. В с. х. производстве более 90% всех электроприводов имеют мощность ЭД до 4 к. Вт включительно и в них используются АД с короткозамкнутым ротором. Большинство УУ – это дискретные устройства, осуществляющие функции ручного и дистанционного управления ЭП и защиты АД от аварийных режимов работы. Выбор мощности и типа электродвигателей осуществляется разработчиками с. х. техники. Их основная задача – упростить и удешевить используемое электрооборудование. АД и УУ поставляются комплектно с технологическим оборудованием. В ряде случаев шкафы и щиты управления ЭП изготавливаются по заказным специ-фикациям на специализированных предприятиях. Основная цель курса – научиться разрабатывать высокоэффективные ЭП с. х. назначения, обеспечивающих выполнение требований технологических процессов и имеющих высокую эксплуатационную надежность.

2. Классификация систем управления электроприводами. При правильном выборе типа и мощности АД, а также полном соблюдении эксплуатационных требований эффективность и надежность работы ЭП в основном определяется его УУ и ПЭ. Особенностью с. х. производства является многовариантность технологических решений как по номенклатуре, так и по количеству используемого оборудования. Это часто приводит к необходимости индивидуальной разработки УУ, особенно при проектировании систем управления технологическими процессами. Классификация УУ по виду алгоритма управления приведена на рисунке 2, по выполняемым функциям и характеру цепей передачи сигналов – на рисунке 3. Примеры различных видов УУ приведены на рисунке 4 – для замкнутых систем, на рисунке 5 – для разомкнутых систем.

Рисунок 2 – классификация УУ по виду алгоритма

Рисунок 3 – классификация УУ по выполняемым функциям и характеру цепей передачи сигналов

Рисунок 4 – Примеры замкнутых система регулирования

Рисунок 5 – Примеры разомкнутых систем

3. Требования к курсовой работе, курсовому и дипломному проектам. Курсовая работа – в ней рассматривают узкий вопрос, например: - расчет и анализ приводных характеристик заданной установки и формирование требований к ЭП; - разработка функциональной схемы и выбор типа ЭП; - определение мощности и выбор ЭП; - расчет статических характеристик ЭП; - расчет динамических характеристик ЭП; - разработка системы управления ЭП и выбор ее элементов; - выбор коммутационной и защитной аппаратуры, расчет уставок защиты; - описание технологического процесса и формирование требований к УУ для ЭП; - разработка дискретных УУ ЭП; - расчет процесса пуска ЭП при ограниченной мощности источника ;

-расчет устойчивости ЭП при снижении напряжения питания; - разработка мероприятий по улучшению процесса пуска АД; - составление расчетной схемы для низковольтного оборудования; - расчет технико-экономических показателей ЭП. Объем курсовой работы – 10 страниц, включая 1. . 3 рисунка. Курсовой проект – это спецвопрос для дипломного проекта, в его содержании желательно включить материалы курсовой работы. В общем виде курсовой проект содержит: -описание технологического процесса с общими выводами что и зачем следует разрабатывать применительно к ЭП; - перечень номинальных и расчетных параметров технологического оборудования; - формулировка цели разработки и конкретный перечень того, что разрабатывается; - поверочный расчет мощности АД и выбор его режима работы; - расчет характеристик АД и рабочей машины, их построение; - выбор и расчет пуско-защитной аппаратуры для ЭП; - расчет системы электропитания ЭП;

-разработка УУ электроприводами; - расчет отдельных элементов УУ; - технико-экономическая оценка эффективности применения ЭП; - разработка схем соединений, монтажных и т. д. ; - разработка мероприятий по охране труда и технике безопасности. Объем курсового проекта – 30… 40 страниц и 2. . 3 листа чертежей. Дипломный проект – целесообразно в нем использовать в полном объеме материалы курсового проекта, он должен содержать: -введение; - краткую характеристику хозяйства; - описание объекта электрификации; - спецвопрос; - расчет электрического освещения (при необходимости); - технико-экономические вопросы; - раздел по охране труда и технике безопасности; - раздел по экологии; - выводы и список используемой литературы. Объем дипломного проекта – 80. . 100 страниц и 7. . 9 листов чертежей.

Задание на дипломное проектирование Перечень вопросов, подлежащих разработке: Введение (1… 2 стр. ) Исходные данные (до 10 стр. ) Электрическая часть (до 20 стр. ) Спецвопрос (до 40 стр. ) Безопасность жизнедеятельности и экология (до 15 стр. ) Экономическая часть (до 10 стр. ) Литература (1… 2 стр. ) Заключение (1 стр. ) Графические материалы: Количество листов (или слайдов) – 7… 8 Консультанты по проекту: Электротехническая часть Безопасность жизнедеятельности и экология Экономическая часть Календарный план работы над проектом (4 этапа, заполнить)

Темы курсовых и расчетных работ 1. Электропривод с. -х. установки 1. 1. Расчет и анализ приводных характеристик заданной установки и формирование требований к электроприводу. 1. 2. Разработка функциональной схемы и выбор типа электропривода. 1. 3. Определение мощности и выбор электропривода. 1. 4. Расчет статических характеристик электропривода. 1. 5. Расчет динамических характеристик электропривода. 1. 6. Разработка системы управления электроприводом и выбор регулирующих элементов. 1. 7. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Расчет установок защиты. 1. 8. Расчет технико-экономических показателей (стоимостных и надежностных).

2. Электропривод поточно-транспортной системы (ПТС) с. -х. производства 2. 1. Описание технологического процесса заданной ПТС и формирование требований к управлению электроприводами. 2. 2. Разработка логической системы управления электроприводами ПТС и выбор элементной базы. 2. 3. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры. Расчет установок защит. 2. 4. Расчет динамики процесса пуска электроприводов ПТС при заданном способе пуска и параметрах источника электроэнергии. 2. 5. Расчет статической и динамической устойчивости электроприводов ПТС при кратковременном снижении напряжения питания. 2. 6. Разработка мероприятий по улучшению процесса пуска и повышению устойчивости электроприводов. 2. 7. Расчет технико-экономических показателей (стоимостных, надежностных).

Работа № 1 - согласно выбранной теме дипломного проекта выполнить выбор и поверочный расчет электроприводов транспортных машин и подъемных установок, используемых в конкретном технологическом процессе: - определить режим работы электропривода (S 1, S 2, S 3); - рассчитать потребную мощность электродвигателя; - построить механическую характеристику рабочего органа, приведенную к валу электродвигателя; - определить время пуска (при необходимости и время торможения) электропривода. Работа № 2 - для электроприводов, используемых в дипломном проекте выбрать структуру системы управления, обосновать уровень их автоматизации, разработать функциональную и структурные схемы управления; при необходимости рассмотреть реализацию последовательностных и временных логических функций; провести формализация словесных высказываний.

Работа № 3 - для электроприводов, рассматриваемых в спецвопросе дипломного проекта, разработать алгоритмы управления и провести синтез систем управления: - если предполагается применение регулируемого электропривода, то необходимо сделать выбор преобразователя частоты, определить закон управления, составить принципиальную электрическую схему и провести параметрирование преобразователя частоты; - если используется принцип дискретного управления электроприводами, то необходимо провести синтез дискретных алгоритмов управления, выполнить проверку его функционирования в программе Logo Soft Comfort и составить принципиальную электрическую схему.