ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Электропривод

Электроприводом называется электромеханическая система, пред­назначенная для приведения в движение рабочих органов машин и ме­ханизмов и управления их технологическим процессом, состоящая из электродвигателя, преобразовательного устройства, устройства управ­ления и передаточного устройства.

Функциональная схема автоматизированного электропривода представлена на рис. 1.1.

На рис. 1.1. приняты следующие обозначения:

ПрУ - преобразовательное устройство;

СПУ - силовое преобразовательное устройство;

ИСУ - информационная система управления;

ЭМП - электромеханический преобразователь;

РД - ротор двигателя;

ПУ - передаточное устройство;

ИМ - рабочий орган исполнительного механизма;

ЗУ - задающие устройства;

ДОС - датчики обратной связи;

Uc, fc, Ic - напряжение, частота и ток, потребляемый электропри­водом из сети;

- напряжение, частота и ток обмоток статора двигателя

переменного тока;

Мэ, юэ - электромагнитный момент и скорость вращения магнит­ного поля, созданного обмотками статора;

М,(о - момент и скорость вращения двигателя;

Мр0,®ро - момент и скорость вращения рабочего органа исполни­тельного механизма;

^з’^оп’^см - задающие сигналы: задающее напряжение, опорное напряжение, напряжение смещения.

Из определения понятия «Электропривод» и его функциональной схемы следует, что электропривод состоит из четырех основных частей:

• электрического двигателя;

• силового преобразовательного устройства;

• передаточного устройства;

• системы управления.

Вначале рассмотрим коротко составные части электропривода.

Электрические двигатели предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. На рис. 1.1. электрический дви­гатель состоит из двух частей: электромеханического преобразователя энергии ЭМП, преобразующего электрическую энергию в электромаг­нитную, и ротора двигателя РД, в котором электромагнитная энергия преобразуется в механическую. Двигатель развивает момент М на валу ротора, который вращается с угловой скоростью со.

По роду потребляемого тока электрические машины делятся:

• на двигатели постоянного тока;

• двигатели переменного тока.

Различают следующие электродвигатели постоянного тока:

• независимого возбуждения;

• параллельного возбуждения;

• последовательного возбуждения;

• смешанного возбуждения;

• с возбуждением от постоянных магнитов;

• с полым немагнитным якорем;

• с печатным якорем;

• с полупроводниковым коммутатором;

• магнитогидродинамические электродвигатели и т. д.

Электроприводы переменного тока могут быть реализованы на ба­зе следующих электродвигателей:

• асинхронных с короткозамкнутым ротором;

• асинхронных с фазным ротором;

• синхронных с независимым возбуждением;

• синхронных с постоянными магнитами;

• однофазных асинхронных двигателей;

• двойного питания;

• реактивных синхронных;

• синхронных гистерезисных;

• редукторных;

• линейных;

• коллекторных переменного тока;

• электровибрационных;

• емкостных и т. д.

Силовые преобразовательные устройства (СПУ) могут быть вы­полнены на базе следующих устройств:

• электромашинных преобразователей;

• электромагнитных преобразователей;

• полупроводниковых преобразователей.

Передаточные устройства (ПУ) предназначены для передачи ме­ханической энергии от электродвигателя к исполнительному механизму ИМ и согласования вида и характера движения электродвигателя и ра­бочего органа исполнительного механизма. Наиболее характерные типы передаточных устройств:

• редукторы;

• цепные передачи;

• ременные передачи;

• планетарные системы;

• кулисные механизмы;

• шарико-винтовая передача;

• электромагнитные муфты скольжения и т. д.

Системы управления электропривода представляют собой сово­купность управляющих и информационных систем, предназначенных для управления электроприводом с целью обеспечения заданного дви­жения рабочего органа исполнительного механизма. Принципиально системы управления различаются по уровню основных функций, кото­рые они выполняют:

• пуск, реверс, торможение, а также поддержание угловой ско­рости с невысокой точностью в статике и динамике. Такую функцию выполняют разомкнутые релейно-контакторные системы управления электроприводов постоянного и переменного тока;

• поддержание скорости с высокой точностью в статике, а также формирование требуемых переходных процессов. Такую функцию вы­полняют системы преобразователь-двигатель с различными обратными связями, например, по скорости, току двигателя, напряжению преобра­зователя;

• слежение за любыми, произвольно изменяемыми входными воздействиями. Эту функцию выполняют следящие системы;

• отработка заданной программы. Такую функцию выполняют системы программного управления;

• выбор оптимальных режимов работы. Эту функцию выполня­ют адаптивные системы управления - автоматически изменяющие свою структуру или параметры системы управления с целью, например, вы­работки оптимальных режимов работы.

Выбор системы управления определяется как технологическим процессор, так и технико-экономическими обоснованиями.