Książka ujmuje kompleksowo problematykę napędu elektrycznego i jego sterowania, łącząc w jednej pracy wiele interdyscyplinarnych zagadnień ujmowanych najczęściej w literaturze przedmiotu oddzielnie. Opracowanie podzielono na dwanaście rozdziałów poświęconych odrębnym kwestiom z zakresu podstaw automatyki napędu elektrycznego. Monografia przeznaczona jest dla każdego nowoczesnego inżyniera elektryka bez względu na specjalność.
- Contents
-
Symbole i oznaczenia 7
Wstęp 11
Rozdział 1. Maszyny robocze–charakterystyki mechaniczne 15
1.1. Mechanizmy podnoszenia i opuszczania 15
1.2. Wciągarki 18
1.3. Transportery 19
1.4. Zwijarki 21
1.5. Pompy i wentylatory odśrodkowe 21
1.6. Maszyny tłokowe 22
Rozdział 2. Połączenie silnika z maszyną roboczą 24
2.1. Połączenie sztywne, sprężyste i z luzem 24
2.2. Przekładnia pasowa, zębata i korbowa 25
2.3. Przekładnia magnetyczna 28
Rozdział 3. Równania ruchu układu napędowego 32
3.1. Dynamika układu jednomasowego 32
3.2. Moment bezwładności–masa wirująca 33
3.3. Stan równowagi układu napędowego 36
3.4. Dynamika układu dwumasowego 38
3.4.1. Połączenie sprężyste 38
3.4.2. Luz sprzęgłowy lub przekładniowy 41
3.4.3. Modelowanie układu dwumasowego 42
Rozdział 4. Moc i obciążalność silników elektrycznych 46
4.1. Czynniki ograniczające moc silnika 46
4.2. Czynniki ograniczające obciążenie silnika 48
4.2.1. Czynniki konstrukcyjno-mechaniczne 48
4.2.2. Czynniki elektromagnetyczne 49
4.2.3. Czynniki termiczne 50
4.3. Obciążalność i dobór silnika 53
4.3.1. Warunki pracy ciągłej 54
4.3.2. Warunki pracy dorywczej 55
4.3.3. Warunki pracy przerywanej 56
4.3.4. Warunki pracy powtarzalnej. Ograniczenie liczby załączeń 57
Rozdział 5. Wytwarzanie momentu elektromagnetycznego 58
5.1. Zależności ogólne 59
5.2. Równanie momentów 60
5.3. Moment elektromagnetyczny silnika prądu stałego 61
5.4. Moment elektromagnetyczny silnika BLDC 62
5.5. Moment elektromagnetyczny silnika indukcyjnego klatkowego 65
5.6. Moment elektromagnetyczny silnika synchronicznego 70
Rozdział 6. Modele matematyczne napędów elektrycznych 73
6.1. Transformacje układu współrzędnych w maszynie trójfazowej 74
6.1.1. Transformacja Clarke’a 74
6.1.2. Transformacja Parka 77
6.2. Napęd z silnikiem obcowzbudnym 78
6.3. Napęd z silnikiem szeregowym 83
6.4. Napęd z silnikiem BLDC 85
6.5. Napęd z silnikiem indukcyjnym klatkowym 91
6.5.1. Metoda RFOC 94
6.5.2. Metoda NFO, SFOC, DTC-SVM 98
6.6. Napęd z synchronicznym silnikiem bezszczotkowym–PMSM 106
6.7. Napęd z silnikiem synchronicznym 110
6.8. Schematy zastępcze silników elektrycznych 116
6.8.1. Silnik obco wzbudny 116
6.8.2. Silnik indukcyjny 116
6.8.3. PMSM z magnesami powierzchniowymi 121
6.8.4. PMSM z magnesami zagłębionymi 123
6.8.5. Silnik synchroniczny z wirnikiem cylindrycznym 125
6.8.6. Silnik synchroniczny z wirnikiem jawnobiegunowym 126
Rozdział 7. Układy zasilania silników 129
7.1. Tyrystorowy mostek jednofazowy 129
7.2. Tyrystorowy przekształtnik trójfazowy 132
7.3. Przemienniki częstotliwości pośrednie 140
7.3.1. Przemiennik częstotliwości z falownikiem prądu 141
7.3.2. Przemiennik częstotliwości z falownikiem napięcia 143
7.3.3. Falownik napięcia z wymuszonym prądem 144
7.4. Przemienniki częstotliwości bezpośrednie–cyklokonwertory 145
7.5. Układ łagodnego rozruchu–softstart 146
7.6. Sterowanie z modulacją wektora przestrzennego(SVM) 147
Rozdział 8. Układy pomiarowe w napędzie elektrycznym 151
8.1. Kodowanie liczb w układach kontrolno-pomiarowych 151
8.2. Enkoder inkrementalny 151
8.3. Czujniki Halla 157
8.3.1. Komutacja w silnikach BLDC z wykorzystaniem czujników Halla 159
8.4. Resolver 162
8.5. Hallotronowy przekładnik prądowy 163
8.6. Hallotronowy przekładnik napięciowy 168
Rozdział 9. Otwarte układy sterowania dla napędów elektrycznych 170
9.1. Silnik obcowzbudny 170
9.1.1. Regulacja napięcia zasilania twornika 172
9.1.2. Regulacja napięcia wzbudzenia–osłabienie pola 173
9.2. Silnik indukcyjny 174
9.2.1. Podstawowe zależności 174
9.2.2. Regulacja przez zmianę poślizgu S 177
9.2.3. Regulacja przez zmianę liczby par biegunów 178
9.2.4. Regulacja przez zmianę częstotliwości 179
9.2.5. Regulacja przez zmianę rezystancji w obwodzie wirnika 182
9.2.6. Kaskada asynchroniczna 184
9.3. Silnik synchroniczny 191
9.3.1. Moment elektromagnetyczny 192
9.3.2. Charakterystyki statyczne 194
9.3.3. Sterowanie przez zmianę częstotliwości 198
9.3.4. Silnik przekształtnikowy 199
Rozdział 10. Wielostrefowa regulacja prędkości kątowej 203
10.1. Zasady ogólne 204
10.2. Silnik obcowzbudny 206
10.3. Silnik indukcyjny 207
10.4. Silnik PMSM 210
Rozdział 11. Regulacja kaskadowa napędami elektrycznymi 213
11.1. Kaskadowa struktura regulacji 213
11.2. Przekształtnikowy napęd prądu stałego 215
11.2.1. Napęd nienawrotny 215
11.2.2. Napęd nawrotny 216
11.2.3. Dobór elementów napędu 220
11.2.4. Dobór regulatorów dla napędu 221
11.3. Bezpośrednie sterowanie momentem–DTC 234
11.3.1. Zasada sterowania 234
11.3.2. Sterowanie falownikiem napięcia 236
11.3.3. Struktura układu regulacji 237
11.3.4. Optymalizacja parametryczna układu regulacji 242
11.4. Sterowanie DTC-SVM silnikiem indukcyjnym 248
11.5. Sterowanie RFOC silnikiem indukcyjnym 253
11.6. Napęd z silnikiem BLDC 258
11.7. Sterowanie RFOC silnikiem PMSM 259
Rozdział 12. Wybór ekonomicznie najlepszego rozwiązania technicznego 265
12.1. Rachunek ekonomicznej efektywności inwestycji 265
12.2. Zastosowanie wskaźnika FEP do maksymalizacji zysku 270
12.3. Dobór silnika synchronicznego 270
Dodatek A. Algebra wektorów 273
Dodatek B. Transformaty Laplace’a i Z 274
B.1. Przekształcenie Laplace’a 274
B.2. Przekształcenie Z 275
Dodatek C. Liniowe układy automatycznej regulacji 277
C.1. Dobór parametrów regulatorów o działaniu ciągłym 281
C.1.1. Kryterium modułowe 281
C.1.2. Kryteria całkowe 286
C.1.3. Kryterium symetryczne 289
Dodatek D. Szacowanie parametrów silników 291
D.1. Silnik obcowzbudny 291
D.2. Silnik indukcyjny 292
Bibliografia 293
Skorowidz 299