3.2. Опорный конспект

Введение

Под электрическим приводом понимается электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую и обеспечивающее электрическое управление преобразованной механической энергией.

Современный электропривод немыслим, иначе как автоматизированный. Техническое совершенство различного рода производственных механизмов и осуществляемых ими технологических процессов в значительной мере определяется совершенством электропривода и степенью его автоматизации.

Основными элементами электропривода являются: электрический двигатель постоянного или переменного тока, передаточные устройства, преобразовательные устройства (напряжения, частоты, тока) и система управления.

Развитие электропривода оказывает большое влияние на производительность труда и себестоимость выпускаемой продукции. Широкое применение электропривода объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование которой в другие виды энергии, в том числе и механическую, наиболее экономично; большой диапазон мощности электроприводов и скорости их движения; разнообразие конструктивных исполнений, что позволяет рационально сочленять привод с исполнительным органом рабочей машины и использовать для работы в различных условиях: в воде, среде агрессивных жидкостей и газов, космическом пространстве; простота автоматизации технологических процессов, высокий КПД и экологическая чистота.

Подробная информация по данному курсу приведена в литературе 1 .

19

Для успешного усвоения дисциплины «Электрический привод» студентам рекомендуется после изучения соответствующих разделов курса ответить на вопросы для самопроверки, приводимые в конце каждой темы.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение современного автоматизированного электропривода. Какие составные элементы он имеет?

2.Какие этапы прошло развитие электрического привода?

3.Каковы основные преимущества одиночного электропривода перед групповым и многодвигательного перед одиночным?

4.Назовите основные направления и перспективы развития электропривода.

5.Приведите примеры промышленных автоматизированных электроприводов.

6.По каким признакам производится классификация электроприводов?

Раздел 1. Механика и принципы построения автоматизированного электропривода

Элементы механической части привода механически связаны друг с другом и образуют единую кинематическую цепь от двигателя к исполнительному органу. Каждый элемент имеет свою скорость движения и характеризуется моментом инерции или массой, а также действующими на него моментами или силами. Механическое движение элементов электропривода описывается с помощью законов механики.

Поведение электропривода в различных режимах его работы может быть охарактеризовано основным уравнением движения, при изучении которого необходимо усвоить принципы приведения статических моментов и сил сопротивления, масс и моментов инерции к одному элементу, например к валу двигателя. В большинстве случаев привод работает с практически постоянным моментом инерции. Однако иногда момент инерции в значительной степени зависит от угла поворота вала двигателя. При этом уравнение движения привода усложняется.

20

Основное уравнение движения позволяет решить широкий круг вопросов, связанных с поведением электропривода в переходных режимах (пуск, торможение, реверс двигателя, сброс, наброс нагрузки на валу двигателя). Для исследования сложных переходных процессов применяют графические и графоаналитические методы (пропорций или площадей) определения зависимости скорости от времени.

При проектировании электроприводов часто приходится решать задачу выбора оптимального передаточного числа редуктора, связывающего двигатель с производственным механизмом. Для определения передаточного числа используются формулы, полученные из условия независимости момента инерции от номинальной скорости двигателя. В действительности же, при определенной мощности двигателя момент инерции изменяется в зависимости от скорости.

Важное значение имеет вопрос о механических характеристиках электродвигателей и производственных механизмов. Вид механической характеристики электродвигателя, в особенности в нерегулируемом приводе, где работа осуществляется на его естественной характеристике, имеет важное значение при проектировании электропривода. При заданной механической характеристике производственного агрегата правильный выбор механической характеристики двигателя в основном определяет рациональность выбранной конструкции электропривода.

Движение электропривода может быть устойчивым и неустойчивым. Устойчивым будет такое установившееся движение, которое, будучи выведенным из установившегося режима каким-то внешним возмущением, возвращается в этот режим после исчезновения возмущения. В остальных случаях движение будет неустойчивым.

В процессе движения электропривод должен обеспечивать требуемый характер движения различных исполнительных органов. Структура механической части привода включает в себя двигатель, механическое передаточное устройство и исполнительный орган. Существует два

21

возможных способа регулирования скорости: механический и электрический. Проблема регулирования скорости электроприводов имеет большое значение. Применение регулируемых электроприводов позволяет наиболее полно удовлетворять требованиям технологического процесса и тем самым обеспечивать высокое качество выпускаемой продукции.

Регулирование скорости — это принудительное изменение скорости электропривода в соответствии с требованиями технологического процесса.

Понятие регулирования скорости нельзя смешивать с естественными изменениями скорости привода, происходящими под влиянием изменения величины момента сопротивления нагрузки, которое обусловлено электромеханическими свойствами электропривода.

Основными показателями, характеризующими различные способы регулирования скорости электроприводов, являются: диапазон регулирования, направление, плавность, стабильность работы при заданной скорости, предельно допустимая нагрузка при различных скоростях, а также экономичность регулирования скорости, которая характеризуется капитальными затратами на создание электропривода и его эксплуатацию.

Наряду с регулированием основной выходной координаты электропривода — скорости, очень часто требуется регулировать и момент двигателя. Такая необходимость возникает при регулировании ускорения исполнительного органа (например лифтов, экскаваторов, конвейеров), ограничения тока и момента двигателя (например в режиме стопорения), регулировании натяжения обрабатываемого материала. Основным показателем регулирования тока и момента является точность. Типовая характеристика при регулировании тока и момента в замкнутой системе часто называется экскаваторной, поскольку именно такой вид характеристики необходим для экскаватора, рабочие механизмы которого часто работают на упор.

Необходимость регулирования положения исполнительных органов в пространстве или, как говорят, их позиционирования возникает для многих

22

рабочих машин и механизмов. К ним относятся подъемно-транспортные машины, механизмы подач станков, роботы и манипуляторы и т. д. Существует два режима работы: установившийся и переходный. Установившийся режим характеризуется тем, что все механические координаты (переменные) электропривода не изменяются во времени. Математическим условием этого режима является равенство всех производных механических координат нулю. Переходный (или динамический) режим имеет место, когда хотя бы одна из производных механических координат электропривода отлична от нуля. Переходные процессы возникают в результате воздействия на электропривод различных возмущений. Типовыми переходными процессами являются пуск, реверс, торможение, сброс, наброс нагрузки, регулирование скорости.

Основные принципы построения систем управления электроприводами заключаются в разработке разомкнутых, а также замкнутых систем, построенных по принципу обратной связи, компенсации возмущения и комбинированному.

Одним из критериев оценки свойств двигателя служит его механическая характеристика. Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость скорости вращения его ротора (якоря) от вращающегося момента, т. е. (М). Кроме механических характеристик часто используются электромеханические характеристики – зависимость скорости вращения ротора (якоря) от его тока, т. е. (I). Механические характеристики необходимы для решения основного уравнения движения, выявления способов регулирования скорости и ряда других задач.

Вопросы для самопроверки

1.Что называется основным уравнением движения электропривода?

2.Что такое активный и пассивный моменты сопротивления производственных механизмов? Приведите примеры.

23