"Automatyka. Napęd elektryczny"

Spis treści

1. PRZEDMOWA 10

2. OGÓLNE WIADOMOŚCI O NAPĘDZIE ELEKTRYCZNYM 18

2.1. Podstawy elektromechanicznego przetwarzania energii 18

2.2. Struktura napędu elektrycznego 33

2.3. Tryby pracy napędu elektrycznego 36

2.4. Opis dynamiki ruchu obrotowego wirnika silnika 39

2.5. Wyznaczanie zastępczego obciążenia na wale silnika 41

2.6. Charakterystyki mechaniczne układów napędowych w stanach ustalonych 43

2.6.1. Charakterystyki mechaniczne silników elektrycznych zasilanych ze źródła napięcia o stałych parametrach 44

2.6.2. Rodzaje charakterystyk mechanicznych urządzeń napędzanych 46

2.6.3. Wzajemne relacje pomiędzy charakterystykami silników i urządzeń napędzanych 48

2.6.4. Rozpędzanie i hamowanie napędu elektrycznego 50

3. WARUNKI PRACY ZAUTOMATYZOWANYCH UKŁADÓW NAPĘDOWYCH 53

3.1. Sterowanie momentem obrotowym silnika jako podstawa działania zautomatyzowanego napędu elektrycznego 53

3.2. Dwustrefowa praca napędów elektrycznych 54

3.2.1. Dopuszczalny obszar pracy napędu elektrycznego ze względu na parametry silnika elektrycznego 54

3.2.2. Ograniczenia obszaru pracy napędu elektrycznego spowodowane przez źródło energii elektrycznej i przekształtnik 56

3.3. Łagodny rozruch napędów elektrycznych 57

3.4. Charakterystyka mechaniczna idealnego układu napędowego 70

3.5. Układy sterowania pozycyjnego wykorzystujące napędy elektryczne 74

4. NAPĘDY ELEKTRYCZNE Z SILNIKAMI PRĄDU STAŁEGO (DC-M) 78

4.1. Model matematyczny silnika prądu stałego 79

4.2. Przekształtniki zasilające silniki prądu stałego 82

4.3. Schemat blokowy napędu z obcowzbudnym silnikiem prądu stałego 85

4.4. Schemat blokowy napędu trakcyjnego z szeregowym silnikiem prądu stałego 86

4.5. Kaskadowy układ napędowy prądu stałego 90

5. WPROWADZENIE DO NAPĘDÓW PRĄDU PRZEMIENNEGO Z SILNIKAMI TRÓJFAZOWYMI (AC-M) 100

5.1. Pojęcie wektora przestrzennego w opisach układów trójfazowych 101

5.2. Model wektorowy trójfazowego uzwojenia stojana 108

5.3. Modele zastępcze falowników zasilających silniki prądu przemiennego 123

5.3.1. Model zastępczy falownika napięciowego 124

5.3.2. Model zastępczy falownika prądowego 133

5.4. Zasady wektorowej regulacji prądów w trójfazowych uzwojeniach stojana 138

5.4.1. Histerezowy wektorowy regulator prądu stojana 140

5.4.2. Kartezjański wektorowy regulator prądu stojana 142

6. NAPĘDY ELEKTRYCZNE Z KLATKOWYMI SILNIKAMI INDUKCYJNYMI (AC-SCIM) 145

6.1. Model matematyczny trójfazowego silnika asynchronicznego 147

6.2. Układ napędowy z klatkowym silnikiem IM ze sterowaniem skalarnym 164

6.3. Pośrednie wektorowe sterowanie momentu i strumienia w klatkowym silniku IM 169

6.4. Układ napędowy z klatkowym silnikiem IM ze sterowaniem pośrednim polowo- zorientowanym (FOC) 173

6.4.1. Wektorowa regulacja prądu stojana w układzie napędowym AC- -SCIM FOC 174

6.4.2. Wektorowa regulacja momentu elektromagnetycznego w układzie napędowym AC-SCIM FOC 176

6.5. Układ napędowy z klatkowym silnikiem IM ze sterowaniem pośrednim prądowo- zorientowanym (COC) 182

6.5.1. Wektorowa regulacja prądu stojana w układzie napędowym AC-SCIM COC 185

6.5.2. Wektorowa regulacja momentu elektromagnetycznego w układzie napędowym AC-SCIM COC 187

6.6. Układ napędowy z klatkowym silnikiem IM z bezpośrednim wektorowym sterowaniem momentu i strumienia (DTFC) 197

7. NAPĘDY ELEKTRYCZNE Z SILNIKAMI SYNCHRONICZNYMI O MAGNESACH TRWAŁYCH (AC-PMSM) 203

7.1. Wprowadzenie do sterowania napędów z silnikami synchronicznymi 205

7.2. Model matematyczny silnika synchronicznego z magnesami trwałymi 208

7.3. Układ napędowy z silnikiem PMSM ze sterowaniem skalarnym 221

7.4. Układy napędowe z silnikiem PMSM ze sterowaniem wektorowym 224

7.4.1. Układ napędowy AC-PMSM ze sterowaniem pośrednim polowo-zorientowanym (FOC) 224

7.5. Układ napędowy AC-PMSM z bezpośrednim wektorowym sterowaniem momentu i strumienia (DTFC) 228

8. UWAGI O PROJEKTOWANIU SPECJALNYCH NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH 231

9. DODATKI 238

9A. Dane techniczne silników przykładowych 238

9A.1. Obcowzbudny silnik prądu stałego (DC-M) 238

9A.2. Silnik asynchroniczny zwarty – klatkowy silnik indukcyjny(AC-SCIM) 240

9A.3. Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi (AC-PMSM) 241

9B. Użycie jednostek względnych w opisach modeli silników 242

9B.1. Układ jednostek bazowych do opisu silników prądu stałego 243

9B.2. Układ jednostek bazowych do opisu trójfazowych silników prądu przemiennego 244

BIBLIOGRAFIA 250

A. Publikacje podstawowe z napędu elektrycznego 250

B. Publikacje dodatkowe z podstaw automatyki 252

C. Publikacje uzupełniające z energoelektroniki 252

D. Internetowe materiały źródłowe 252