Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Основы электропривода

Покупка
Артикул: 643737.02.99
К покупке доступен более свежий выпуск Перейти
Кратко изложены основы теории современного автоматизированного электропривода. Рассмотрены принципы построения и составные части электроприводов, их характеристики в статических и динамических режимах работы с двигателями постоянного и переменного тока, а также основные принципы управления и проектирования. Учебное пособие ориентировано прежде всего на студентов вузов неэлектротехнических специальностей, поэтому в отличие от большинства книг по основам электропривода, содержит дополнительные разделы по общим вопросам электромеханического преобразования энергии, принципам работы и особенностям конструкции основных типов электрических машин, силовой электронике. Учебное пособие будет также полезно и студентам электротехнических специальностей, начинающим изучать электропривод, а также практикующим инженерно-техническим работникам смежных областей.
Красовский, А. Б. Основы электропривода : учебное пособие / А. Б. Красовский. - Москва : МГТУ им. Баумана, 2015. - 408 с. - ISBN 978-5-7038-4060-3. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1960141 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
T E R R A  M E C H A N I C A

О С Н О В Ы 

Э Л Е К Т Р О П Р И В О Д А

Допущено Учебно-методическим объединением вузов

по университетскому политехническому образованию

в качестве учебного пособия для студентов
высших учебных заведений, обучающихся

по машиностроительным направлениям подготовки

А. Б. К РА С О В С К И Й

УДК 621.313 
ББК 31.261 
         К78 
 
 

Рецензенты: 

д-р техн. наук, профессор кафедры электротехники НИЯУ МИФИ  
М.В. Немцов; д-р техн. наук, профессор кафедры  
автоматизированного электропривода  
МЭИ М.Г. Бычков 
 
Красовский, А. Б. 
К78 
 
Основы электропривода : учебное пособие / А. Б. Красовский. — 
Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2015. — 405, [3] с.: ил. 
 
ISBN 978-5-7038-4060-3 
 
Кратко изложены основы теории современного автоматизированного 
электропривода. Рассмотрены принципы построения и составные 
части электроприводов, их характеристики в статических и 
динамических режимах работы с двигателями постоянного и переменного 
тока, а также основные принципы управления и проектирования. 

Учебное пособие ориентировано прежде всего на студентов 
вузов неэлектротехнических специальностей, поэтому в отличие от 
большинства книг по основам электропривода, содержит дополнительные 
разделы по общим вопросам электромеханического преобразования 
энергии, принципам работы и особенностям конструкции 
основных типов электрических машин, силовой электронике. 
Учебное пособие будет также полезно и студентам электротехнических 
специальностей, начинающим изучать электропривод, а 
также практикующим инженерно-техническим работникам смежных 
областей.    
УДК 621.313 
                                                                                                      ББК 31.261 
 
 
 
 
© Красовский А.Б., 2015 
 
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-4060-3 
               МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 

Предисловие 
3 

Предисловие 

Электропривод за последние годы проник практически во все 
сферы человеческой деятельности. Он стал неотъемлемой частью 
большинства технологических установок и во многом определяет 
их качественный уровень, активно используется в быту, на транспорте 
и т. д. Поэтому представление о его современной элементной 
базе, физических принципах функционирования, методах 
управления, энергетике и основах проектирования необходимо 
специалистам, непосредственно не связанным с его разработкой  
и эксплуатацией. 
Изданные за прошедшие годы и пользующиеся заслуженной 
популярностью среди читателей многие книги по электроприводу 
ориентированы прежде всего на специалистов-электриков или 
студентов, выбравших электропривод или смежные с ним специ-
альности в качестве своей будущей профессиональной деятельно-
сти. Зачастую они избыточны по содержанию и к тому же предпо-
лагают соответствующий уровень подготовки читателя. В основу 
настоящей книги положен многолетний опыт автора в чтении лек-
ций по основам и специальным разделам электропривода в МГТУ 
им. Н.Э. Баумана для студентов машиностроительных и техноло-
гических специальностей. 
При написании учебного пособия автор исходил из того, что 
базовая электротехническая подготовка студентов-неэлектриков, 
как правило, ограничена лишь содержанием общеинженерного 
курса «Электротехника и электроника». В отличие от базовых 
учебников по основам электропривода, в издание дополнительно 
включены разделы, касающиеся общих закономерностей функ- 
ционирования электромеханических устройств, принципов рабо-
ты и особенностей конструкции основных типов электрических 
машин, силовой электроники. 
По мнению автора, такое дополнение способствует формиро-
ванию у читателя более целостного представления о современном 
электроприводе и снижает необходимость на начальном этапе зна-

Предисловие 

комства с предметом поиска нужной информации в других, зача-
стую разрозненных источниках. Вместе с тем автор надеется, что 
книга вызовет интерес у читателя к новой для него предметной 
области и в случае необходимости подготовит к чтению специ-
альной литературы. 
Электропривод как инженерная наука связан с именами таких 
выдающихся отечественных ученых и педагогов, как профессора 
МЭИ М.Г. Чиликин, В.П. Бычков, М.М. Соколов, А.А. Сиротин, 
А.С. Сандлер, В.И. Ключев, В.М. Терехов, Н.Ф. Ильинский,  
Б.А. Ивоботенко, Л.Б. Масандилов и других, со многими из кото-
рых автору выпала честь быть лично знакомым и учиться у них. 
Всем им выражаю искреннее почтение и благодарность. 
Улучшению содержания книги, несомненно, способствовали 
критические замечания и полезные советы профессора кафедры 
автоматизированного электропривода МЭИ Л.Б. Масандилова и 
рецензентов профессоров М.Г. Бычкова и М.В. Немцова, которым 
автор выражает особую признательность. Слова благодарности 
обращаю также к коллегам — сотрудникам кафедры электротех-
ники и промышленной электроники МГТУ им. Н.Э. Баумана и 
особенно к членам моей семьи, постоянно поддерживавшим и 
вдохновлявшим меня, проявлявшим исключительное терпение. 
 

Предисловие 
3 

Список сокращений 

АД 
— асинхронный двигатель 
AM 
— асинхронная машина 
БДПТ  
— бесконтактный двигатель постоянного тока 
ВАХ  
— вольт-амперная характеристика 
ВГ 
— вентильная группа 
Г 
— генератор 
Д 
— двигатель 
ДПТ 
— двигатель постоянного тока 

ДПТ НВ  — двигатель постоянного тока независимого возбуждения  
ДС 
— датчик скорости 

ДТ 
— датчик тока 

МДС  
— магнитодвижущая сила 
МПТ 
— машина постоянного тока 
МЧЭ 
— механическая часть электропривода 
НПЧ 
— непосредственный преобразователь частоты 
ОВ 
— обмотка возбуждения 
ОР 
— объект регулирования 
П 
— преобразователь 
ПВ 
— регулируемый источник питания обмотки возбуждения 
ПД 
— приводной двигатель 
ПН 
— преобразователь напряжения 
ПЧ 
— преобразователь частоты 
СГ 
— синхронный генератор 
СД 
— синхронный двигатель 
СИФУ  
— система импульсно-фазового управления 
СУ 
— система управления 
СЭП 
— силовой электрический преобразователь 
ТП 
— тиристорный преобразователь 
ФСУ 
— фазосдвигающее устройство 
ШД 
— шаговый двигатель 
ШИМ 
— широтно-импульсная модуляция 
ШИП 
— широтно-импульсный преобразователь 
ЭДС 
— электродвижущая сила 
 

Введение 

Введение 

В современном промышленном производстве для приведения в 
движение исполнительных механизмов рабочих машин (валков 
прокатного стана, поршня насоса, кабины лифта, шпинделя токар-
ного станка и т. п.) чаще всего используется электрический двига-
тель, который в совокупности с различными устройствами управ-
ления, механической передачей и исполнительным устройством 
называют электрическим приводом или электроприводом. Более 
половины всей вырабатываемой электрической энергии в настоя-
щее время потребляется электроприводом. 
Электроприводы выполняют на мощности от милли- до мега-
ватт. Области их применения разнообразны. Назначение электро-
привода определяет уровень его сложности, состав, конструктивные 
особенности и прочие характеристики. Например, электропривод 
современных наручных кварцевых часов можно отнести к миниа-
тюрным устройствам, тогда как электропривод крупного прокат-
ного стана или створок шлюза мощностью в coтни киловатт имеет 
значительные размеры и располагается в специально оборудован-
ном для него помещении. Однако электроприводы различаются не 
только мощностью и габаритами. Иногда можно встретить элек-
тропривод, в котором, например, трудно выделить электродвига-
тель как отдельную конструктивную единицу. Так, в робототехни-
ке получила широкое развитие тенденция к конструктивной инте-
грации элементов электропривода с исполнительным механизмом 
(колонна робота является частью двигателя и т. п.). 
Для того чтобы научиться правильно ориентироваться в этом 
многообразии, необходимо определить то общее, что присуще 
всем электроприводам независимо от их назначения и техниче-
ской реализации. Очевидно, что общим для всех типов электро-
приводов является преобразование электрической энергии в ме-
ханическую. Это преобразование выполняется электрическим 
двигателем, который называют электромеханическим преобразо-
вателем энергии. 

Введение 
7 

С одной стороны, электромеханический преобразователь энер-
гии имеет электрический вход и механический выход, с другой, 
как мы увидим далее, — в электроприводе часто осуществляется и 
обратное преобразование механической энергии в электрическую. 
В этом случае, конечно, вход и выход в электромеханическом пре-
образователе энергии меняются местами. 
Современный электропривод можно рассматривать как элек-
тромеханическую систему, в которой электрические и механиче-
ские элементы находятся в тесном взаимодействии и важнейшим 
свойством которой является управляемость, необходимая для реа-
лизации целенаправленного протекания обеспечиваемого им тех-
нологического процесса. Основная задача управления электропри-
водом — обеспечение с его помощью движения рабочей машины 
или отдельных ее элементов. 
Управление движением может быть ручным или автоматиче-
ским. Ручное управление производит оператор (человек), который 
с помощью командного устройства осуществляет управление дви-
жением. Автоматическое управление реализуется без непосред-
ственного участия человека, он только дает команду начала про-
цесса управления. Иногда и эту команду выполняет автоматиче-
ское устройство. Автоматическое управление в электроприводе 
осуществляется, как правило, в замкнутых структурах — управ-
ляющее воздействие формируется с учетом фактического значения 
регулируемой величины. По степени управляемости электропри-
вод бывает: 
 нерегулируемый — одна рабочая скорость; 
 регулируемый — параметры привода изменяются от управ-
ляющего устройства; 
 программно-управляемый — управление в соответствии с за-
данной программой; 
 следящий — автоматически отрабатывает перемещение ис-
полнительного органа с определенной точностью в соответствии с 
произвольно меняющимся задающим сигналом; 
 адаптивный — автоматически изменяющий структуру и па-
раметры системы управления при изменении условий работы ма-
шины для выработки оптимального режима. 
Общая структура электропривода показана на рисунке. Элек-
трическая энергия, потребляемая из сети или в общем случае от лю-
бого источника электрической энергии, в силовом электрическом 

 

Введение 

преобразователе (СЭП) пре-
образуется 
в 
регулируемую 
электрическую энергию, под-
водимую к обмоткам электри-
ческого двигателя (ЭД). Ме-
ханическая энергия от по-
движной части ЭД — ротора — 
через механическую передачу 

(МП) передается рабочему органу (РО) механизма для совершения 
полезной механической работы. Эти элементы образуют энергети-
ческий или силовой канал электропривода. Управляющий или ин-
формационный канал обеспечивает управление процессом преобра-
зования энергии и включает в себя управляющее устройство (УУ) и 
датчики (Д) обратной связи. Управляющее устройство формирует 
команды в соответствии с заложенным в него алгоритмом с учетом 
текущей информации о состоянии электропривода, поступающей от 
датчиков Д. Управляющее устройство может получать команды от 
аналогичного устройства более высокого уровня. 
Важно подчеркнуть, что наряду с обеспечением рационально-
го хода технологических процессов неуклонно возрастает значи-
мость решаемой с помощью современного электропривода вто-
рой задачи — повышение энергетической эффективности обору-
дования за счет применения более совершенных алгоритмов 
управления. 
На рисунке изображена полная функциональная схема элек-
тропривода. В конкретных условиях те или иные элементы, кроме 
электромеханического преобразователя энергии могут отсутство-
вать, поэтому его часто называют главным или основным функ- 
циональным элементом электропривода. 
К электромеханическим преобразователям энергии могут быть 
отнесены не только электрические двигатели, но и простейшие по 
сравнению с ними устройства — электромагниты, используемые 
иногда в устройствах с ограниченным перемещением. Более того, 
общие закономерности электромеханического преобразования 
энергии, как мы увидим далее, удобнее проследить именно на 
примере простейшего электромагнита. Конструктивная сложность 
большинства современных электродвигателей усложняет матема-
тическое описание процесса преобразования энергии, что делает 
его менее наглядным и более трудным для понимания.  

 

Общая структура электропривода 

К покупке доступен более свежий выпуск Перейти