ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
1.Электропривод как система. Структурная схема современного электропривода
Рис. 1.1. Структурная схема автоматизированного электропривода ЭП - электрический преобразователь; ЭМП - электромеханический преобраз-тель; РД – ротор двигателя; МП - механический преобразователь; АСУ – автоматизированная система управления;
Электропривод имеет два канала - силовой и информационный. Силовой обеспечивает преобразование электрической энергии, поступающей из системы электроснабжения, в механическую энергию с параметрами, необходимыми для рабочего органа технологической установки (широкие стрелки на рис. 1.1).
Электрический преобразователь энергии (ЭП) преобразует энергию сети в энергию, подаваемую на двигатель. Электромеханический преобразователь (ЭМП) (двигатель) преобразует электрическую энергию в механическую. Механический преобразователь (МП) преобразует энергию с вала двигателя в энергию для рабочего органа.
Информационный канал включает в себя автоматизированную систему управления (АСУ), датчики и преобразователи информации (ДПИ), задающие устройства (ЗУ), управляющие устройства (УУ) и управляет потоком энергии, осуществляет сбор и обработку информации о состоянии и функционировании системы, диагностику ее неисправностей.
В соответствии с ГОСТ, 16593-79 под ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ понимается электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение органов рабочей машины и управления этим движением.
Современная рабочая машина состоит из рабочего органа, передаточного механизма, двигателя и аппаратуры управления. Рабочий орган – это часть машины, совершающая операции в соответствии с заданной технологией. Передаточный механизм, состоящий из валов, шкивов, шестерен, цепей, приводных ремней и т.п. передает энергию от двигателя к рабочему органу машины.
Для привода машин может использоваться сила человека (ручной и ножной привод), сила ветра и воды (водяной двигатель и водяная турбина). Если источником механической энергии служит электрический двигатель, то такой привод называется электрическим, или электроприводом (ЭП).
ЭП классифицируется по признакам: По характеру движения По числу используемых двигателей По виду электрического силового преобразователя По способу соединения двигателя с рабочим органом По степени регулируемости По основному регулируемому параметру По виду управления По типу эл. двигателя
По характеру движения ЭП: вращательного движения; поступательного движения. Скорость может быть регулируемой или нерегулируемой. Движение – непрерывным или дискретным, однонаправленным или двунаправленным, или вибрационным (возвратно-поступательным).
2. По числу используемых двигателей : групповой, характеризующийся тем, что один двигатель приводит в движение несколько исполнительных органов одной машины или один исполнительный орган нескольких машин; индивидуальный, обеспечивющий движение одного исполнительного органа одной рабочей машины; взаимосвязанный, представляющий собой два или несколько электрически или механически связанных между собой индивидуальных ЭП-в, работающих совместно на один или несколько исполнительных органов. Если двигатели связаны механически и работают на общий вал, ЭП называется многодвигательным. Если двигатели связаны электрическими цепями, ЭП называется электрическим валом.
3. По виду электрического силового преобразователя двигатели делятся на питаемые от: управляемых и неуправляемых выпрямителей, преобразующих напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока; инверторов, выполняющих обратное преобразование; преобразователей частоты и напряжения переменного тока, изменяющих параметры напряжения переменного тока; импульсных преобразователей напряжения постоянного тока с различным видом модуляции выходного напряжения постоянного тока.
4. По способу соединения двигателя с рабочим органом: редукторный; безредукторный; конструктивно интегрированный.
5. По степени регулируемости : нерегулируемый; регулируемый. 6. По основному регулируемому параметру: регулируемый по скорости; регулируемый по моменту (току); регулируемый по положению.
7. По виду управления: с ручным управлением; с полуавтоматическим управлением; с замкнутой системой автоматического регулирования (САР) скорости с ручным заданием или с заданием от системы управления технологическим процессом; с замкнутым САР положения, обеспечивающей точное позиционирование; с программным управлением; следящий ЭП;
Электропривод с двигателем постоянного тока Электропривод с двигателем переменного тока Асинхронные двигатели (с короткозамкнутым, с фазным ротором) Синхронные двигатели
Рассмотрим главные показатели качества, которые определяют общие требования к электроприводу производственных механизмов (технологических комплексов)
Свойство электропривода выполнять заданные функции в соответствии с требованиями технических условий в течение определенного промежутка времени. Обычно надежность характеризуют вероятностью безотказной работы, средним временем наработки на отказ и другими показателями.
Это свойство электропривода обеспечивать в допустимых пределах погрешности расположения и движения ведомых звеньев при определенных законах движения ведущих звеньев. Повышение точности электропривода достигается в результате применения эффективных регуляторов и за счет снижения погрешностей в линейных размерах, размерах кинематических пар, деформаций и износа
Способность электропривода реагировать на изменение задающего или возмущающего воздействия. Это свойство электропривода связано с качеством динамических процессов, определяемым, например, перерегулированием, длительностью переходного процесса, колебательностью и т.д.
часто оценивается коэффициентом полезного действия - отношением полезно истраченной энергии к ее полному расходу в данном процессе.
Этот показатель стал существенным в связи с применением в автоматических регуляторах полупроводниковых преобразователей, генерирующих высшие гармоники, что негативно отражается на работе других элементов и систем.
