Методичка-все лекции по КЭП_ver_9.09

Лекція №3. Основні параметри КЕП. Стадії розробки проектів комплектних електроприводів

1. Загальні положення щодо виконання дослідно-конструкторської роботи по проектуванню КЕП.

Дослідно-конструкторська робота (ДКР) є складовою частиною єдиного інноваційного процесу «наука — техніка — виробництво», під час виконання якої реалізують результати НДР або набуті знання і досвід у технічній документації для створення дослідних зразків продукції, що передують її серійному виробництву

Основним завданням ДКР є розроблення нової науково-технічної продукції і модернізація тієї, що вже існує, а також технології її виробництва.

До неї належать роботи з розроблення технічної документації і технології виготовлення дослідних зразків (дослідних партій).

2.Правила розроблення електротехнічних виробів.

Типова схема розроблення електротехнічної продукції передбачає:

розроблення технічного завдання (ТЗ);

розроблення конструкторської, технологічної та експлуатаційної документації:

виготовлення дослідного зразка (дослідної партії) продукції і проведення попередніх висувань;

коригування конструкторської документації (КД) за результатами попередніх випробувань і проведення приймальних випробувань;

коригування КД за результатами приймальних випробувань та

приймання результатів ДКР. Конкретний порядок розроблення продукції визначають у ТЗ на ДКР.

Електротехнічна продукція, що підлягає розробленню та поставленню на виробництво повинна задовольнити вимоги замовника, забезпечувати можливість ефективного її використання споживачем та можливість експорту.

Весь перелік документації на дослідний зразок виробу розробляють відповідно положень стандартів ЕСКД, ЕСТД та ЕСПД. Створення автоматизованих систем управління здійснюють відповідно до Комплексу стандартів і керівних документів на автоматизовані системи.

3. Стадії розроблення та етапи виконання дослідно-конструкторських робіт

Проведення ДКР здійснюють за стадіями та етапами. Кожна стадія розроблення КД вирішує певні завдання, що необхідні для успішного проведення наступної стадії. Зміст та порядок виконання робіт на стадіях повинні відповідати вимогам ГОСТ 2.103 та ДСТУ 3944, ДСТУ 3974.

Типові стадії та етапи виконання робіт наведено в таблиці.

11

На стадії розроблення «Технічна пропозиція» технологічну документацію не розробляють Залежно від необхідності, розроблення технологічної документації починають на стадіях розроблення ескізного або технічного проекту, що визначають у ТЗ на ДКР.

На стадіях розроблення «Ескізний проект» і «Технічний проект» розробляють ТД «Попередній проект», а на стадії «Робоча конструкторська документація дослідного зразка (дослідної партії)» — ТД «Розроблення документації дослідного зразка (дослідної партії)».

4. Зміст робіт на стадії «Технічна пропозиція»

12

Стадію «Технічна пропозиція» проводять під час виконання найбільш важливих, складних ДКР, якщо це передбачено ТЗ.

У загальному випадку під час розроблення технічної пропозиції виконують такі роботи:

виявлення варіантів можливих рішень розроблення продукції;

перевірку патентної ситуації згідно з ДСТУ 3575 та конкурентоспроможності розроблювальної продукції;

перевірку відповідності варіантів вимогам і показникам технологічності, техніки безпеки виробничої санітарії;

порівняльне оцінювання розглядуваних варіантів;

вибір та обгрунтування оптимального варіанта виробу, встановлення вимог до виробу.

5.Зміст робіт на стадії «Ескізний проект»

Метою стадії є встановлення принципових (конструкторських, схемних

тощо) рішень, які дають загальне уявлення про принцип роботи і побудови виробу, коли це доцільно зробити до розроблення технічного проекту або робочої документації.

У загальному випадку під час розроблення ескізного проекту виконують такі роботи:

перевірку принципів роботи виробу і його складових частин на макетах або експериментальних зразках;

розрахунки та обгрунтування стикових параметрів складових частин виробу;

оцінювання виробу на технологічність, можливість метрологічного контролю, відповідність показникам стандартизації та умовам уніфікації, вимогам дизайн-ергономіки і технічної естетики, техніки безпеки та виробничої санітарії;

порівняльне оцінювання і вибір оптимального варіанта з його обгрунтуванням, підтвердження або уточнення вимог до виробу, технічних характеристик, показників якості та конкурентоспроможності виробу,

розроблення варіантів дизайн-ергономічного та кольорофактурного рішення створеного виробу, питань пакування та транспортування;

складання переліку ПКВ, що дозволені до застосування у виробі, а також нових комплектувальних виробів і матеріалів, які розробляють інші підприємства і організації;

складання переліку спеціальних технологічних процесів, що підлягають розробленню;

складання переліку конструкторських, технологічних і експлуатаційних документів, що підлягають

розробленню на наступних етапах ДКР;

13

складання переліку робіт, які слід виконати на наступній стадії ДКР із метою доповнення або уточнення робіт, що встановлені ТЗ

6.Зміст робіт на стадії «Технічний проект»

Технічний проект розробляють у випадках, коли це передбачено ТЗ,

протоколом розглядання технічної пропозиції чи ескізного проекту, якщо вони розроблялися.

Технічний проект розробляють з метою виявлення остаточних конструкторських і технологічних рішень, які дають повну уяву про конструкцію і технологію виробу, коли це доцільно зробити до розроблення робочої документації.

Під час розроблення технічного проекту в загальному випадку виконують таке:

визначають остаточне конструкторське рішення виробу і його основних складових частин;

виконують необхідні розрахунки, що підтверджують технікоекономічні показники та показники надійності виробу;

виконують необхідні функціональні та принципові схеми, погоджують із замовником або основним споживачем габаритні та установчі розміри виробу;

проводять аналіз конструкції виробу на технологічність в умовах конкретного виробництва з урахуванням наявного та розроблюваного обладнання чи потреби його придбання; розробляють метрологічне забезпечення:

виконують, за необхідності, додаткове випробування макетів або експериментальних зразків і завершують розроблення кінцевого дизайн-ергономічного та кольорофактурного вирішення виробу;

проводять оцінювання виробу на відповідність вимогам ергономіки, дизайну та технічної естетики, вимогам до транспортування, зберігання, монтажу на місці його застосування, а також експлуатаційних можливостей (взаємозамінності, зручності обслуговування, ремонтоздатності, стійкості до впливу зовнішніх чинників, швидкого усунення несправностей, забезпеченості засобами контролю технічного стану тощо);

виконують перевірку патентної ситуації і конкурентоспроможності виробу, забезпечення вимог щодо стандартизації і уніфікації виробу, необхідності придбання ПКВ і розроблення нових приладів, відповідності вимогам техніки безпеки і виробничої санітарії;

уточнюють перелік робіт, які необхідно провести на стадії розроблення робочої документації на додаток до вимог ТЗ;

визначають технічний рівень продукції.

14

7. Зміст робіт на стадії «Робоча конструкторська документація дослідного зразка (дослідної партії) виробу, призначеного для серійного (масового) чи поодинокого виробництва»

Метою стадії є розроблення комплектів КД та ТД, необхідних і достатніх для виготовлення дослідного зразка (дослідної партії) продукції з подальшим наданням документації літери «О1».

Стадію виконують за один або декілька етапів, які визначають у ТЗ на ДКР.

Узагальному випадку етап передбачає виконання таких робіт:

розроблення КД для виготовлення і випробувань дослідного зразка, засобів технологічного оснащення і контрольно-вимірювальної апаратури;

повне комплектування розробленої документації;

необхідні електричні розрахунки і розрахунки міцності;

складання комплекту карт оцінки правильності застосування виробів;

розроблення переліку продукції, що підлягає вхідному контролю і методики перевірки;

забезпечення технологічності конструкції, точності виготовлення продукції та її складових частин;

розроблення проектів ТУ на продукцію та її складові частини;

розроблення маршрутно-поопераційних карт, технологічних процесів на складні деталі, складальні одиниці для забезпечення заданої у ТЗ трудомісткості та передачу їх виробнику для організації серійного виробництва;

розроблення програм, алгоритмів і тестів, що необхідні для випробування і опрацювання виробу, який входить до автоматизованих систем;

уточнення норм витрат комплектувальних виробів і матеріалів.

15

Лекція №4. Силова частина та механіка КЕП. Передатні пристрої(початок).

1. Силова частина КЕП

Перетворювальна частина електроприводу складається з силових тиристорів, число і схема з'єднання яких визначаються параметрами електроприводу і застосованих тиристорів, системою їх охолодження, захисних RC-ланцюгів, системи гальванічного розділення і перетворення рівня керуючих імпульсів, СІФК, системою захисту та сигналізації. До перетворювальної частини відносять також мережевий трансформатор або анодний реактор, автоматичні вимикачі на стороні постійного і змінного струму, згладжуючий реактор.

Мережеві трансформатори за своїм номінальним параметрам - напругою і струмом - узгоджуються з номінальними параметрами електропривода.

Автоматичні вимикачі застосовують для захисту ТП та електродвигунів в аварійних режимах. В основному використовуються автоматичні вимикачі серій А3700 і ВАТ-42.

Призначення згладжуючих реакторів - зменшувати пульсації струму якоря електродвигуна, що погіршують його комутацію, зону переривчастих струмів і швидкість наростання аварійного струму.

Основною схемою перетворення в комплектних тиристорних електроприводах є трифазна мостова. Збільшення номінального струму ТП досягається паралельним включенням тиристорів в плечі. Захист тиристорів здійснюється запобіжниками.

Для вирівнювання струмів в паралельно включених тиристорах застосовують індуктивні подільники струму. У вентильних однофазних блоках (БВО) індуктивність дільника дорівнює 4-5 мкГн. Для зняття перенапруг при комутації тиристорів використовують RC-кола, які включені паралельно тиристорам. Для потенційного відділення кіл формування управляючих імпульсів тиристоров від високопотенціальних кіл керуючих електродів встановлюють імпульсні трансформатори.

У реверсивних електроприводах використовується протипаралельне увімкнення випрямних мостів. Для усунення зрівняльних струмів передбачається роздільне управління випрямними мостами.

Система імпульсно-фазового управління призначена для перетворення вихідної напруги системи управління в послідовність імпульсів відкриття, яка подається на тиристори, момент формування яких зміщений щодо моментів природного відмикання тиристорів на кут α, що залежить від значення напруги керування. У сучасних електроприводах СІФК виконуються як синхронні багатоканальні, тобто в них виконується відлік кута а від моментів природного відмикання для кожного плеча мосту (або для кожної пари протифазних плечей). Система імпульсно-фазового керування складається з вузла формування опорних напруг, компараторів, порівнючих напругу управління та опорні напруги, вузлів, що перетворюють

16

моменти перемикання компараторів в імпульси управління тиристорами, вузлів обмеження діапазону зміни кута α і вихідних підсилювачів.

Перетворювальна частина тиристорних електроприводів обладнується швидкодіючою системою захисту, призначення якої - виявити аварію і локалізувати її, зменшити її шкідливі наслідки. Велика частина аварій тягне за собою появу значних струмів в тих чи інших елементах силового кола, і тому основне призначення захисту - обмежити зростання струму в силовому колі. Деякі види аварій можуть викликати вихід з ладу елементів схеми без збільшення струму; наприклад, відключення примусової вентиляції викликає перегрів тиристорів навіть при номінальному струмі; деякі елементи виходять з ладу при появі перенапруг, зокрема тих, що приходять з мережі живлення. До появи великих струмів призводять короткі замикання в колах змінного і постійного струму, одночасна подача керуючих імпульсів на тиристори обох випрямних мостів ТП, пробою тиристора, перекидання інвертора, видача керуючого імпульсу зі значним випередженням по відношенню до необхідного моменту і т. д. Найчастіше ці аварії викликаються збоями і виходом з ладу елементів фазозсувного і перемикаючого пристроїв, старінням тиристорів, несправностями в системі регулювання струму навантаження, глибокими посадками живлячої напруги: силової, опорної, власних потреб. Для зменшення наслідків та припинення аварійного режиму використовують установку індивідуальних запобіжників до тиристорам, швидкодіючих автоматичних вимикачів на стороні як постійного, так і змінного струму, так званий «сітковий» захист, що впливає на моменти видачі керуючих імпульсів або (і) їх зняття. Схема захисту електроприводу залежить від його потужності і ускладнюється з ростом останньої.

2. Механіка КЕП

Механічна частина електропривода являє собою, як правило, складну електромеханічну систему, що складається з інерційних тіл - роторів (якорів) електродвигунів обертального руху, бігунів лінійних двигунів, з'єднувальних муфт, редукторів, різного роду шківів, зірочок, барабанів, ходових коліс, підйомних судин, шпинделів , валків і т. п., пов'язаних між собою пружними ланками - канатами, ланцюгами, ременями, валопроводами і т. п.; при цьому різні пов'язані між собою частини електроприводу можуть здійснювати рух з різними параметрами (різними швидкостями), або рух різного виду, як, наприклад, в підйомних установках з обертальним електродвигунним пристроєм виконавчий орган рухається поступально.

На рис. 2.2 наведено характерні кінематичні схеми ряду механізмів з електродвигунами обертального руху. На цих схемах стрілками показані напрямки руху окремих ланок кінематичних ланцюгів і діючих на них моментів або сил. В обмеженому числі випадків робочий орган виконавчого механізму безпосередньо пов'язаний з валом електродвигуна, як це показано,

17

наприклад на рис. а. До таких механізмів відносяться насоси, вентилятори, електрошпінделі та ін У переважній же більшості випадків електропривод містить передавальний пристрій, який складається з пристроїв

різного типу, як це показано, наприклад, на рис. б, де в кінематичній схемі шпинделя металорізального верстата використовуються клиноременева передача і редуктор зі змінним передавальним відношенням (коробка передач). У механізмах, в яких виконавчий орган здійснює поступальний рух, крім редукторів використовуються пристрої типу ходове колесо - опора (рис. в), ходовий гвинт - гайка (рис. г), шестерня - зубчаста рейка, барабан - канат (рис. д), канатоведучий шків - канати, зірочка - ланцюг і т. п.

Для аналізу механічної частини електроприводу реальний механізм замінюють динамічно еквівалентною, приведеною розрахунковою схемою, що складається з дискретних (зосереджених) інерційних елементів, з'єднаних між собою пружними зв'язками, і яка володіє таким же енергетичним запасом, як і реальна система. Тут під дискретним інерційним елементом розуміється тіло, що володіє властивостями інерції, піддатливість якого можна знехтувати. Під пружним зв'язком розуміється пружня ланка, масою якої можна знехтувати, тобто маються на увазі так звані невагомі пружні зв'язки, які характеризуються постійним коефіцієнтом жорсткості і лінійною відновлювальною силою. При деформації пружних ланок має місце розсіяння механічної енергії, обумовлене силами внутрішнього тертя, які пропорційні різниці швидкостей переміщення сусідніх дискретних мас.

У приведеній розрахунковій схемі всі інерційні елементи здійснюють один вид руху - або обертальний, або поступальний. При цьому вони розташовуються на якому-небудь одному пружному зв'язку або, як прийнято говорити, приводяться до одного зв'язку. Розрахункові параметри можна

18

наводити до будь-якого заздалегідь обраного місця кінематичної схеми механізму, до будь-якого пружного її елементу. Якщо приведення проводиться до якого-небудь валу механізму, то виходить розрахункова приведена схема обертальної системи, в якій всі маси мають загальну геометричну вісь. У такій системі навантаження характеризуються крутним моментом, інерційні елементи - моментами інерції, пружні елементи - коефіцієнтами жорсткості при крученні (крутильною твердістю).

Якщо приведення проводиться до якого-небудь елемента, що здійснює поступальний рух (штанга, рейка, ходовий гвинт, канат, ланцюг і т. п.), то виходить розрахункова приведена схема поступального руху, в якій навантаження характеризуються силами, інерційні елементи - масами, пружні елементи - коефіцієнтами жорсткості при розтягуванні або стисканні (лінійною твердістю).

Приведення дискретних інерційних елементів виконується, виходячи з рівності кінетичних енергій тіла, що приводиться і приведеного інерційного елементів; приведення коефіцієнтів жорсткості - з умови рівності потенційних енергій; приведення моментів і сил - з рівності відповідних миттєвих робіт, тобто потужностей.

19

Лекція №4. Передавальні пристрої. Муфти (продовження)

1. Електромагнітна муфта (ЕМ) як елемент електроприводу

Незалежно від фізичного принципу дії будь-яка ЕМ є перетворювачем механічної потужності на вході муфти в механічну ж потужність на виході з муфти.

Керуючим параметром ЕМ є струм збудження, керованим параметром - момент, в результаті дії якого на виході встановлюється швидкість.

Будь-яке регулювання швидкості безпосередньо за допомогою муфти можливе виключно зміною ковзання; потужність ковзання виділяється в муфті.

Упоєднанні з механічною передачею (наприклад, парою зубчастих коліс) ЕМ є релейно керованим трансформатором механічної потужності.

Електромагнітна муфта з механічним зв'язком - муфта, в якій потік механічної енергії або обертаючий момент, створюваний зовнішнім джерелом, передається від ведучої частини муфти до веденої механічним тертям або зачепленням, параметрично керованим магнітним полем електромагніту, який органічно входить в конструкцію муфти.

Узагальному випадку в будь-якій муфті є ведуча і ведена частини, виконавчий орган, електромагнітна система з керуючим елементом - обмоткою збудження. Ведуча частина електромагнітної муфти з'єднується безпосередньо або через передачу з джерелом механічної енергії. Ведена частина з'єднується з ведучою при дії механічного зв'язку або сил електромагнітного поля. Виконавчий орган електромагнітної муфти - це сукупність її елементів, які безпосередньо здійснюють силову зв'язку між ведучою і веденою частинами.

Силові характеристики визначають залежність моменту, що розвивається муфтою, від сигналу управління (електромеханічні характеристики), від часу (динамічні характеристики), від ковзання (механічні характеристики).

Енергетичні характеристики являють собою залежність допустимої середньої потужності втрат (при повторно-короткочасних режимах) або енергії втрат за цикл від параметрів режиму, що впливають на охолодження, та умов теплопередачі.

Експлуатаційні характеристики визначають термін служби (ресурс), що обчислюється у годинах роботи або в кількості циклів включення - відключення, в межах якого муфта зберігає працездатність.

2.Електромагнітні фрикційні муфти (ЕФМ)

УЕФМ виконавчим органом є фрикційні диски, які перетворюють нормальну силу в тангенціальну (силу тертя).

Основними класифікаційними ознаками ЕФМ служать: кількість дисків (однодискові, багатодискові); положення дисків щодо контуру магнітної системи (диски, які пронизуються магнітним потоком - магнітопровідні;

20