Силова електроніка

1. СИЛОВА ЕЛЕКТРОНІКА

2. ВСТУП

СИЛОВА ЕЛЕКТРОНІКА - це область електроніки,
пов'язана
з
перетворенням
або
комутацією
електричної енергії. Термін «силова електроніка»
почав широко використовуватися в другій половині
XX ст. з метою більш чіткого розмежування між
електронікою інформаційною (використовує
слабі
електричні струми) і силовою (або енергетичною). .
Початок розвитку силової електроніки пов`язують з
відкриття Т. Едісоном термоелектронної емісії в 1884 р.

3. Основні етапи становлення СИЛОВОЇ ЕЛЕКТРОНІК

1. 1901- 1958 рр. - переважне використання лампових
(електронних) вентилів різних видів;
2. 1958- 1985 рр. - використання тиристорів і силових
біполярних транзисторів;
3. З 1985 року по теперішній час - використання замикаючих
тиристорів значної потужності з підвищеною швидкодією,
силових транзисторів типів IGBT і MOSFET (низької
напруги), перехід на більш досконалі замикаючі тиристори
типу МСТ і т.п.

4. Структура дисципліни

1. ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ СИЛОВИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ.
• Силові електронні ключі;
• Елементна база і типові вузли систем управління;
• Пасивні компоненти і охолоджувачі силових електронних приладів
2. ОСНОВНІ ВИДИ СИЛОВИХ ЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ
• Аналіз процесів і методів керування;
• Перетворювачі з мережевою комутацією;
• Перетворювачі постійного струму в постійний;
• Інвертори, перетворювачі частоти і регулятори змінного струму на повністю
керованих ключах;
• Широтно-імпульсна модуляція в перетворювачах змінного/постійного
струму;
• Резонансні перетворювачі
• Модульні, багаторівневі і чарункові перетворювачі.
3. ЗАСТОСУВАННЯ ПРИСТРОЇВ СИЛОВОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
• Електропривод;
• Електроенергетика і електропостачання;
• Світлотехніка і електротехнології;
• Транспорт.

5.

АКТУАЛЬНІСТЬ
Широке використання верстатів з ЧПК у виробничих
умовах стало основною причиною інтенсивного
відродження наукового інтересу до силової електроніки.
Числове́ програ́мне керува́ння (ЧПК) (англ. Computer
numerical control) — комп'ютеризована система керування,
яка зчитує командні інструкції спеціалізованої мови
програмування (наприклад, G-код) і керує приводами
метало-, дерево- чи пластмасообробних верстатів та
верстатним оснащенням.
Сучасніші системи ЧПК, що мають назву CNC (англ. Computer numerical
control), базуються на системі керування побудованій на:
мікроконтролері;
програмованому логічному контролері;
промисловому комп'ютері на базі мікропроцесора.

6. Устаткування з ЧПК може бути представлено:

• верстатним парком, наприклад, верстатами (верстати
обладнані числовим програмним управлінням,
називаються верстатами з ЧПК) для обробки металів
(наприклад, фрезерні чи токарні), дерева, пластмас, для
різання листових заготовок, для обробки тиском і т. д.
приводами асинхронних електродвигунів, що
використовують векторне управління;
системою управління сучасними промисловими роботами.
периферійними пристроїями, наприклад: 3D-принтер, 3Dсканер.

7. Структурно до складу ЧПК входять:

пульт оператора (або консоль вводу-виводу), що дозволяє вводити керуючу
програму, задавати режими роботи; виконати операцію вручну. Як правило,
всередині шафи пульта сучасної компактної ЧПК розміщуються її інші частини;
дисплей (або операторська панель) — для візуального контролю режимів
роботи і редагованої керуючої програми/даних; може бути реалізований у
вигляді окремого пристрою для дистанційного керування обладнанням;
контролер — комп'ютеризоване пристрій, вирішальне завдання якого
формування траєкторії руху ріжучого інструменту, технологічних команд
управління пристроями автоматики верстата, загальним управлінням,
редагування керуючих програм, діагностики та допоміжних розрахунків
(траєкторії руху ріжучого інструменту, режимів різання);
ПЗП — пам'ять, призначена для довготривалого зберігання (роки і десятки
років) системних програм і констант; інформація з ПЗП може тільки
зчитуватися;
• ОЗП — пам'ять, призначена для тимчасового зберігання керуючих програм і
системних програм, що використовуються в даний

8.

• Панель управління ЧПК
Siemens Sinumerik
• Токарний верстат з
системою управління ЧПК

9. Верстати з ЧПК. Основні етапи розвитку

Верстати, обладнані числовим програмним керуванням, називаються
верстатами з ЧПК. Окрім металорізальних
(наприклад, фрезернічи токарні), існує устаткування для різання листових
заготовок, для обробки тиском.
• Перший серійний пристрій ЧПК було створено компанією Bendix
Corp. в 1954 році і
• З 1955 року серійні пристрої ЧПК починають встановлюватися на
верстати.
• Першими вітчизняними верстатами з ЧПК промислового
застосування є токарно-гвинторізний верстат 1К62ПУ і прокатні
1541П, які були створені на початку 1960-х років.

10. Вимоги до верстатів з ЧПК

• Верстати з ЧПУ повинні забезпечувати високі точність і
швидкість відпрацювання переміщень, заданих УП, а також
зберегти цю точність в заданих межах при тривалій
експлуатації.
Конструкція верстатів з ЧПК повинна, як правило,
забезпечувати поєднання різних видів обробки, автоматизацію
завантаження і вивантаження деталей, автоматичне або
дистанційне керування зміною інструменту, можливість
монтування у загальну автоматичну систему управління.
Висока точність обробки визначається точністю виготовлення
і жорсткістю верстата. У конструкціях верстатів з ЧПК
використовують короткі кінематичні ланцюги, що підвищує
статичну і динамічну жорсткість верстатів.
Для всіх виконавчих органів застосовують автономні приводи
з мінімально можливим числом механічних передач. Ці
приводи повинні мати високу швидкодію.
Точність верстатів з ЧПК підвищується в результаті усунення
зазорів в передавальних механізмах приводів, зменшення
втрат на тертя в напрямних і механізмах, підвищення
вібростійкості, зниження теплових деформацій.

11. Класифікація верстатів з ЧПК За технологічними ознаками

• Токарні верстати з ЧПК призначені для обробки зовнішніх і внутрішніх
поверхонь деталей типу тіл обертання, а також для нарізування зовнішньої і
внутрішньої різьби.
• Фрезерні верстати з ЧПК, призначені для обробки плоских і просторових
корпусних деталей, здійснюють такі операції: плоске, ступеневе і контурне
фрезерування з кількох боків і під різними кутами; свердління; розточування;
розгортання; нарізування різьби та ін.
• Свердлильно-розточувальні верстати з ЧПК, призначені для обробки отворів
у деталях, виконують свердління, розсвердлювання, зенкування,
розточування, розгортання, обточування торців, фрезерування, нарізування
різьблення і ін
• Шліфувальні верстати з ЧПК призначені для шліфування зовнішніх,
внутрішніх і торцевих поверхонь деталей, що мають прямолінійну і
криволінійну форму утворюють.
• Багатоцільові верстати з ЧПК (оброблювальні центри), призначені для
комплексної обробки деталей за одну установку, виконують практично всі
операції обробки різанням.
• Електроерозійні верстати з ЧПК призначені для вирізання методом
електроерозіі деталей складного контуру з струмопровідних матеріалів,
обробка яких іншими способами ускладнена або неможлива.

12. Класифікація верстатів з ЧПК за ступенем універсальності

• універсальні - для різноманітних операцій на заготовках широкої
номенклатури в одиничному і дрібносерійному виробництвах, а також при
ремонтних роботах;
• спеціалізовані - для обробки однотипних заготовок різних розмірів у
великосерійному і масовому виробництвах;
• спеціальні - для обробки заготовок одного найменування і одного
типорозміру в масовому виробництві.
За габаритними розмірами і масою (які в значній мірі визначаються
параметрами тих деталей, для обробки яких призначений верстат)
легкі (до 1 т);
середні (до 10 т);
важкі (понад 10 т).
великі (10 ... 30 т),
власне важкі (30 ... 100 т) і
особливо важкі - унікальні (понад 100 т).

13. Класифікація верстатів з ЧПК за точністю

• нормальної точності (Н);
• підвищеної точності (П) (на базі верстатів класу Н, але при більш високих
вимогах до якості виготовлення і збірки основних вузлів);
• високої точності (В) (досягається спеціальною конструкцією окремих
вузлів та елементів при високих вимогах до виготовлення, складання і
регулювання верстата);
• особливо високої точності (А) (на базі верстатів класу В, але при більш
високих вимогах до точності виготовлення основних вузлів і деталей);
• особливо точні (С), так звані майстер-верстати (для обробки деталей, що
визначають точність еталонів зубчастих коліс, вимірювальних гвинтів або
деталей до верстатів класів А і В).
Верстати класів В, А, С експлуатують у приміщеннях з постійною
температурою і вологістю. У залежності від класу точності співвідношення
допусків на виготовлення деталей і вузлів наступне: Н - 1,0; П - 0,6; В - 0,4; А
- 0,25; С - 0,15.

14. Позначення верстатів з ЧПК Схеми розшифровки трьох основних систем позначень вітчизняних верстатів з ЧПК

15.

16. Основні умовні позначення для кінематичних схем