Теория электропривода

Механические характеристики производственных механизмов

Wв

Система управления (СУ) электроприводом состоит из энергетической части и инфор­мационной части. Энергетическая часть – это преобразовательное устройство, назначение кото­рого – управление потоком энергии, поступающим из сети, с целью регулирования режимами работы двигателя и механизма. Преобразовательное устройство позволяет расширить гибкость управления, позволяет придать характеристикам электропривода нужный вид, что достигается или путем преобразования трехфазного переменного напряжения промышленной частоты в постоянное (выпрямленное) напряжение, или в переменное напряжение, но другой частоты.

В качестве преобразовательных устройств для получения постоянного напряжения применяются двигатель - генераторы, тиристорные преобразователи, а для получения переменного напряжения иной величины или иной частоты – электромашинные и вентильные преобразователи частоты

Информационная часть системы управления предназначена для фиксации и обработки поступающей информации о задающих воздействиях и реальном состоянии системы. На основе этой информации вырабатываются сигналы управления преобразовательным устройством и двигателем. Сама же система управления обеспечивает электроприводу необходимые статические и динамические свойства.

Передаточное устройство (передаточный механизм) служит для изменения скорости или вида движения (из вращательного в поступательное или наоборот). К передаточному устройству относятся: редукторы, кривошипно – шатунные механизмы, зубчато – реечные или клино – ременные передачи, барабаны с тросами и т. п.. Все эти устройства по существу служат для передачи механической энергии от двигателя к исполнительному механизму.

Основной функцией простейшего не автоматизированного электропривода, состоящего только из электродвигателя, питаемого непосредственно от сети, и система управления которого включает в себя обычный рубильник или пакетный выключатель, или магнитный пускатель, является приведение в движение рабочего механизма с неизменной скоростью.

Автоматизированные электроприводы, имеющие систему автоматического управления, выполняют более широкие функции, обеспечивая рациональное ведение технологического процесса, более высокую производительность механизма при лучшем качестве выпускаемой продукции.

В зависимости от схемы передачи энергии от сети к рабочим органам механизмов различаются три типа эл. привода:

1.Групповой (трансмиссионный).

2.Однодвигательный или индивидуальный.

3.Многодвигательный (тоже индивидуальный).

Групповой электропривод представляет собой систему, в которой один электродвигатель посредством трансмиссий (системы шкивов и ремней) приводит в движение группу рабочих машин или группу рабочих органов одной машины, как показано на рис. Двигатель в этом случае конструктивно с рабочими машинами не связан. В такой системе невозможно регулирование отдельных машин воздействием на двигатель.

Вследствие своего технического несовершенства такой электропривод в настоящее время практически не применяется и представляет интерес лишь с точки зрения истории развития электропривода. Однодвигательный электропривод представляет собой систему, когда каждая рабочая машина приводится в движение отдельным, связанным только с ней электродвигателем, как изображено на следующем рисунке.

Электропривод кроме электрической части включает в себя и механическую часть, которая передает механическую энергию от двигателя к исполнительному механизму. Конструктивно механическая часть электропривода может быть выполнена различно. Тем не менее, она содержит определенные звенья с общими для различных электроприводов функциями. Структура механической части электропривода может быть представлена в виде изображенных на рисунке механических звеньев или элементов.

Двигатель является источником или потребителем механической энергии. При этом в механическую часть электропривода входит лишь движущийся элемент двигателя (ротор, якорь, вторичный элемент линейных двигателей), который обладает определенными массой (m) и моментом инерции (J) и при движении развивает движущий или тормозной момент (усилие). Непосредственное представление о движущихся массах установки электропривода и механических связях между ними дает кинематическая схема.

Кинематические схемы конкретных эл. приводов бесконечно многообразны, однако обладают общими особенностями, которые можно показать на примере схемы, изображенной на следующем рис. и содержащие “n” вращающихся и “k” поступательно движущих масс. Здесь двигатель через соединительную муфту СМ1, клиноременную передачу КРП, ряд зубчатых передач и соединительную муфту СМ2 приводит во вращение барабан,

Преобразующий вращательное движение в поступательное перемещение ряда связанных масс. При составлении этой схемы принято, что каждый вращающийся элемент обладает моментом инерции Ji и связан с (i+1) элементом механической связью, обладающей жесткостью Сi, а каждый поступательно движущийся элемент имеет массу mj и связан со следующим элементом механической связью с жесткостью Cj. При нагружении элементы системы (валы, зубчатые колеса, клиноременные передачи и т. п.) деформируются, т. к. механические связи не являются абсолютно жесткими, а массы могут взаимно перемещаться, причем величина перемещений определяется жесткостью связей.

Рабочий орган производственного механизма реализует подведенную к нему механическую энергию в полезную работу. Он обычно является потребителем энергии. Но в ряде случаев он является и источником энергии, отдавая ее двигателю (например, на грузоподъемных установках). Эл. магнитный момент двигателя М является выходной величиной для электрической части системы ЭП и входной для механической части.

Движение эл. привода определяется действием двух моментов: эл. магнитного момента М двигателя и момента Мс, препятствующего движению и вызванного силами полезных и вредных сопротивлений движению, т. е. так называемого момента сопротивления, который определяет статическую нагрузку эл. привода. В зависимости от причины, обуславливающей возникновение Мс, различают реактивные и активные или потенциальные Мс.

Реактивные силы и моменты сопротивления появляются только вследствие движения. Следовательно, они зависят от скорости. Они всегда препятствуют движению и изменяют свой знак при изменении направления движения, т. е. они всегда направлены встречно относительно вращающего момента двигателя. К таким моментам относятся моменты от трения, резания металла или дерева и т. п. К числу этих моментов относится и момент, создаваемый в самом двигателе всеми видами трения и потерями в стали якоря или ротора (момент холостого хода).

В противоположность реактивным активные моменты сопротивления не изменяют свой знак при изменении направления движения, т. е. при одном направлении вращения двигателя они могут действовать встречно относительно вращающего момента, а при другом направлении вращения – согласно с моментом двигателя и, следовательно, могут рассматриваться как вращающие, движущие. Так, например, момент, создаваемый грузом подъемного механизма сохраняет свой знак как при подъеме, так и при спуске груза, но в первом случае он препятствует движению, а во втором – способствует.

К активным моментам относятся моменты от веса, растяжения, сжатия, скручивания упругих тел.

По характеру влияния на механические колебания все силы и моменты делятся на консервативные и диссипативные. Консервативными называются силы и моменты, при воздействии которых на систему не происходят поглощения энергии колебаний. Такими являются силы, не зависящие от скорости, в частности сила тяжести, работа которой за период колебаний равна нулю. Диссипативные силы и моменты – это те, при воздействии которых на систему происходит поглощении энергии колебаний. Вязкое трение является примером диссипативной силы (момента).