Wprowadzenie do napędu elektrycznego

Wprowadzenie do napędu elektrycznego

rok wydania: 2021, wydanie drugie
ISBN: 978-83-8156-247-8
ilość stron: 160
format: B5

Opis

Stosownie do programu trójstopniowego kształcenia na uczelniach technicznych materiał opracowania został podzielony na trzy części. Pierwsza dotyczy studiów inżynierskich i zawiera zagadnienia podstawowe. Druga, podawana na studiach magisterskich, obejmuje zaawansowane metody i układy sterowania. Natomiast trzecia grupa, realizowana na studiach doktoranckich, jest związana z rozwojem nowych układów napędowych oraz ich sterowania.

Materiał zamieszczony w niniejszej pracy dotyczy studiów inżynierskich, i jako podstawowy, jest przeznaczony dla osób, które po raz pierwszy stykają się z techniką napędu elektrycznego. Uwzględniono fakt, że znaczna część osób, wybierając inne kierunki dyplomowania, nie będzie miała możliwości zetknięcia się z techniką napędu aż do chwili podjęcia pracy zawodowej. Zagadnienia podstawowe są zamieszczone w rozdziałach 1–3 i dotyczą podstawowych definicji, charakterystyk maszyn roboczych i źródeł zasilania. Rozdziały 4–6 zawierają charakterystykę napędów zbudowanych przy wykorzystaniu najczęściej stosowanych maszyn elektrycznych, a w szczególności komutatorowych maszyn prądu stałego, maszyn indukcyjnych klatkowych i pierścieniowych oraz bezszczotkowych maszyn z magnesami trwałymi. Krótka charakterystyka budowy układu napędowego znajduje się w rozdziale 7. Przykłady praktycznych rozwiązań napędów z akcentem wpływu napędu na rozwój techniki znajdują się w rozdziale 8. W nowoczesnych metodach sterowania maszyn prądu przemiennego wykorzystywane są wektory przestrzenne i ich przekształcenia. Aby ułatwić stosowanie technik przekształcania, w Załączniku podano podstawowe transformacje.

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń / 7
Przedmowa / 10

1. PODSTAWOWE ZALEŻNOŚCI W NAPĘDZIE ELEKTRYCZNYM / 13
1.1. Wstęp / 13
1.2. Podstawowe zależności / 13
1.2.1. Równanie ruchu / 13
1.2.2. Charakterystyka mechaniczna silnika / 15
1.2.3. Zakres regulacji prędkości / 19
1.2.4. Moc napędu / 20
1.3. Rodzaje pracy maszyn w napędzie elektrycznym / 23

2. PODSTAWOWE ZALEŻNOŚCI OPISUJĄCE MASZYNY ROBOCZE / 27
2.1. Wstęp / 27
2.2. Charakterystyki maszyn roboczych / 27
2.3. Przekładnie mechaniczne / 34

3. ŹRÓDŁA I ZASOBNIKI ENERGII / 37
3.1. Wstęp / 37
3.2. Układy zasilania napędu z sieci dystrybucyjnej napięcia przemiennego / 38
3.3. Układy zasilania napędu z sieci dystrybucyjnej napięcia przemiennego oraz ze źródeł odnawialnych / 43
3.4. Układy zasilania napędu ze źródeł z zasobnikami energii elektrycznej / 46
3.5. Układy zasilania pojazdów trakcyjnych z napędem elektrycznym / 47
3.6. Układy zasilania pojazdów autonomicznych z napędem elektrycznym / 48

4. PODSTAWOWE UKŁADY I TOPOLOGIA OBWODÓW SILNOPRĄDOWYCH NAPĘDÓW PRZEKSZTAŁTNIKOWYCH PRĄDU STAŁEGO Z SILNIKAMI KOMUTATOROWYMI / 50
4.1. Wstęp / 50
4.2. Charakterystyka mechaniczna obcowzbudnej komutatorowej maszyny prądu stałego / 51
4.3. Układy napędowe z obcowzbudną komutatorową maszyną prądu stałego / 63
4.3.1. Tyrystorowe układy napędowe z komutatorowym obcowzbudnym silnikiem prądu stałego z zasilaniem z sieci jednofazowej / 63
4.3.2. Tyrystorowe układy napędowe z komutatorowym obcowzbudnym silnikiem prądu stałego z zasilaniem z sieci trójfazowej / 67
4.3.3. Tranzystorowe układy napędowe z komutatorowym obcowzbudnym silnikiem prądu stałego z zasilaniem ze źródła napięcia stałego lub przemiennego / 72
4.4. Automatyczna regulacja przekształtnikowych układów napędowych z komutatorowym obcowzbudnym silnikiem prądu stałego / 75

5. PRZEKSZTAŁTNIKOWE NAPĘDY ELEKTRYCZNE Z MASZYNAMI INDUKCYJNYMI / 78
5.1. Wstęp / 78
5.2. Przekształtnikowe napędy z silnikami indukcyjnymi klatkowymi / 86
5.2.1. Opis silnika klatkowego zasilanego ze źródła o regulowanych parametrach napięcia / 86
5.2.2. Sterowanie skalarne silnika indukcyjnego klatkowego zasilanego napięciem o regulowanej amplitudzie i stałej częstotliwości / 89
5.2.3. Przykłady topologii układu napędowego z przekształtnikiem tranzystorowym / 93
5.2.4. Zasilanie z przekształtnika tranzystorowego o regulowanej amplitudzie napięcia i częstotliwości realizującego zasadę US / fS = const / 97
5.2.5. Zaawansowane metody sterowania silnikami indukcyjnymi klatkowymi / 100
5.3. Układy przekształtnikowe z maszyną indukcyjną pierścieniową / 106

6. PRZEKSZTAŁTNIKOWE UKŁADY NAPĘDOWE Z MASZYNAMI O MAGNESACH TRWAŁYCH / 110
6.1. Wstęp / 110
6.2. Równania maszyny z magnesami trwałymi / 112
6.3. Układ regulacji prędkości silnika PMSM / 115

7. KONSTRUKCJA ELEKTRYCZNEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO / 118
7.1. Wstęp / 118
7.2. Podstawowy schemat blokowy napędu elektrycznego / 118

8. WPŁYW NAPĘDU NA ROZWÓJ TECHNIKI I GOSPODARKI / 123
8.1. Wstęp / 123
8.2. Wybrane przykłady wpływu nowoczesnego napędu na rozwój techniki / 124
8.2.1. Konstrukcje napędowe w transporcie wodnym / 124
8.2.2. Rozwój wirówek odśrodkowych / 126
8.2.3. Wpływ regulacji prędkości wirowania pomp na pracę rurociągów / 132
8.2.4. Konstrukcje napędowe w transporcie pionowym / 133
8.3. Konstrukcje napędowe w transporcie naziemnym / 136
8.3.1. Napędy trakcji elektrycznej / 136
8.3.2. Napędy pojazdów autonomicznych / 140

Załącznik. Transformacje w obwodach elektrycznych i konwencje zapisu / 147
Z.1. Wstęp / 147
Z.2. Transformacja wielkości z naturalnego układu trójfazowego A, B, C do układu nieruchomych osi α-β / 148
Z.3. Transformacja wielkości z układu nieruchomych osi α-β do współrzędnych biegunowych Um-γ względem nieruchomej osi α / 150
Z.4. Transformacja wielkości z układu nieruchomych osi α-β do układu naturalnych osi A, B, C / 152
Z.5. Transformacja wielkości z układu nieruchomych osi α-β do układu d-q wirującego z prędkością ωdq / 153
Z.6. Transformacja wielkości z układu d-q wirującego z prędkością ωdq do nieruchomych osi α-β / 155
Z.7. Transformacja wielkości z układu α-β zasilanego napięciem z częstotliwością ωsyn do wirujących osi x-y / 156
Bibliografia / 159