Лекции_Шефер(1-3) / ЛЕКЦІЯ№1 / ЛЕКЦІЯ№1

1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ТИПОВИЙ АВТОМАТИЗОВАНИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД

1. Призначення та класифікація електроприводів

Електропривод являє собою електромеханічну систему, що складається з електрорушійного, перетворювального та керуючого пристроїв, призначену для приведення в рух виконавчих органів робочої машини та керування цим процесом. Важливою позитивною рисою електропривода є простота його автоматизації. Більшість сучасних промислових установок обладнуються автоматизованим електроприводом, який не тільки приводить в рух виконавчі органи робочої машини, але й здійснює автоматизоване керування процесом у відповідності із заданою програмою, або в залежності від умов роботи що змінюються. У теперішній час широке застосування отримали наступні види електроприводів:

1. Асинхронний електропривод в якому електрорушійним пристроєм є асинхронний двигун з короткозамкненим або фазним ротором.

2. Синхронний електропривод, електрорушійним пристроєм якого служить синхронний двигун.

3. Система “генератор-двигун” (система Г-Д), перетворювальним, пристроєм якої служить електромашинний перетворювальний агрегат.

4. Тиристорний (транзисторний) електропривод, перетворювальним пристроєм якого є тиристорний (транзисторний) перетворювач електроенергії.

5. Каскадний електропривод, в якому потужність ковзання за допомогою перетворювачів повертається до мережі змінного струму, або на вал двигуна.

Вибір того чи іншого різновиду електроприводу визначається в основному технологічними умовами і буде детально розглянуто далі.

В залежності, від типа електродвигуна розрізняють електропривод постійного та змінного струму.

Розрізняють також регульований електропривод, параметри руху якого можуть змінюватись згідно зовнішніх команд, та нерегульований. Функціональні схеми нерегульованого та регульованого електроприводів для приведення в дію деякого технологічного об’єкта наведено на рис.1, а, б відповідно

де ЕЕ, МЕ – потоки відповідно електричної та механічної енергії; ЕТП, ЕМП – відповідно електротехнічний та електромеханічний перетворювачі; ПП – передавальний пристрій; О – об’єкт; F(t) – зовнішнє збурення (зусилля, навантаження); КП – керуючий пристій; Х₁, Х₂ – вхідна інформація; Y₁,Y₂ – команди керування.

Сучасний регульований електропривод, як правило, автоматизований, коли зміна режимів його роботи відбувається без участі людини.

Найбільш простим та поширеним видом регульованого електропривода є, електропривод постійного струму, в якому регулювання здійснюється зміною середнього значення напруги, що прикладена до якоря електродвигуна постійного струму та (або) до його обмотки збудження.

В останній час в якості джерела регульованої напруги постійного струму використовують, як правило, тиристорні перетворювачі (ТП). Такий електропривод називається тиристорним.

Комплектні тиристорні електропривода призначені для провідних галузей промисловості: металургійної, гірничої, машинобудувальної, паперопереробної, але вони можуть використовуватись і в інших галузях. Там, де необхідне регулювання швидкості або положення виконавчого органу, натягу оброблюємо матеріалу і т.п., доцільно використовувати комплектний тиристорний електропривод.

Використання комплектних тиристорних електроприводів дозволяє знизити трудоємність розробок і виготовлення електропривода, підвищити їх готовність, зменшити витрати на електромонтажні роботи, скоротити час на проектування електропривода та його наладку.

Комплектні тиристорні електропривода мають виконання:

а) за струмом і напругою тиристорного перетворювача;

б) за кількістю двигунів – однодвигунні, дводвигунні, багатодвигунні;

в) за наявністю або відсутністю реверса – нереверсивні, реверсивні із зміною напряму струму збудження, реверсивні зі зміною полярності напруги на якорі, і т.п.;

г) за діапазоном зміни швидкості двигуна – однозонні, двохзонні;

д) за основним параметром що регулюється – швидкість, ЕРС, напруга, положення, натяг, потужність;

ж) за додатковим складом апаратури силового ланцюга – з лінійним контактором і без нього, з динамічним гальмуванням і без нього;

з) за живленням – 380В, 6 або 10 кВ;

к) за способом зв’язку з мережею – трансформаторний або реакторний зв’язок.

Комплектні тиристорні електропривода мають також виконання за видом охолодження силових тиристорів – природне, повітряне, водяне.

Вказані ознаки знаходять своє відбиття в типоутворенні електропривода, який присвоєно заводом-виробником.

Регульовані електропривода широко використовуються в зв’язку з їх очевидними перевагами перед нерегульованими. Вони забезпечують більш високу продуктивність праці, вибір оптимальних технологічних режимів, збереження електроенергії, можливість реалізації автоматичних циклів і роботи в системах з ЧПК. Із усього розмаїття систем регульованих електроприводів отримали розповсюдження системи: генератор-двигун (Г-Д), електромашинний підсилювач-двигун (ЕМП-Д), магнітний підсилювач-двигун (МП-Д), привод з електромагнітною муфтою ковзання (ПМК), транзисторний (тиристорний) електропривод (ТП-Д).

Наявність трьох електричних машин у складі приводів за системою Г-Д та ЕМП-Д ускладнює експлуатацію, створює шум і вимагає великої виробничої площі. У привода системи Г-Д сумарна потужність приблизно в 4 рази перевищує корисну потужність, у ПМК - майже в 2 рази. Недоліком привода системи ПМК є підвищений нагрів муфти, що обмежує його використання у верстатах, так як нагрів муфти погіршує точність обробки заготовок.

Тиристорні привода в порівнянні з іншими системами приводів мають менші габаритні розміри, масу та більш високий ККД. Починають широко впроваджуватись транзисторні електропроводи, що забезпечують високу швидкістю.

Класифікацію електроприводів наведено на Рис.2.

1 2 3 4

10 11

5 6 7

8 9

12 13 14

а) в) 15 16

б) з) к) 17 18 19

г) д) ж)

Рис. 2 Класифікація електроприводів

1- нерегульований електропривод;

2- з повільним регулюванням частоти обертання;

3- зі ступеневою зміною частоти обертання;

4- дискретний електропривод;

5- привод з двигуном змінного струму;

6- з вентильним двигуном;

7- з двигуном постійного струму;

8- з багатошвидкістним двигуном змінного струму;

9- з двигуном змінного струму, з редуктором та електромагнітними

муфтами;

10 - дискретний привод з гідропідсилювачем;

11- дискретний привод без гідропідсилювача;

12- привод з двигуном змінного струму:

а- з муфтою ковзання;

13- з регулятором напруги:

б- з тиристорами в статорній обмотці;

в- з магнітним підсилювачем в статорній обмотці;

14- частотний привод:

г- тиристорний;

д- діодно - тиристорний;

ж- діодно - транзисторний;

15- з двигуном постійного струму з дискретним регулюванням:

з- транзисторний;

к- тиристорний;

16- із двигуном постійного струму з неперервним регулюванням;

17- із регулюванням при постійній потужності;

18- із регулюванням при постійному моменті;

19- із комбінованим керуванням.