1 Электропривод. Основные понятия и определения. Структура электропривода. Основные тенденции развития электропривода. Требования, предъявляемые к электроприводам. Классификация электроприводов.

Электроприводом называют электромеханическую систему, представляющую из себя совокупность электромеханических, механических, электрических и электронных устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии в механическую с целью приведения во вращение исполнительного органа производственного механизма ИОПМ в соответствии с требованиями технологического процесса.

Электропривод ЭП может быть представлен в виде следующих структурных схем:

1. Элементная структурная схема;

2. Системная структурная схема.

На элементной структурной схеме представлены основные элементы, входящие в состав ЭП, и связи между ними. В общем виде она имеет вид, показанный на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Элементная структурная схема ЭП

На схеме показано:

1 – преобразовательное устройство, предназначенное для преобразования электрических параметров питающей сети в электрическую энергию с другими параметрами (например, изменение рода и величины тока и напряжения, изменение частоты напряжения и тока, изменение фазы и т. п.). Под преобразовательными устройствами понимают силовые трансформаторы, управляемые и неуправляемые выпрямители, инверторы, частотные преобразователи, фазосдвигающие устройства и т. д.

2 – электродвигательное устройство или электромеханический преобразователь ЭМП. Это основной элемент ЭП, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. Обычно это электродвигатель, в частном случае – электромагнит.

3 – передаточное устройство, предназначенное для согласования скорости вращения электродвигательного устройства и ИОПМ – 5. В качестве передаточного устройства могут быть использованы муфты, редукторы и т. п.

4 – управляющее устройство, которое управляет работой отдельных элементов ЭП в соответствии с технологическим процессом.

Кроме этого существует системная структурная схема ЭП (рисунок 1.2), на которой ЭП представлен как сложная система, которая с одной стороны включает в себя различные по физической сущности и роду выполняемых задач подсистемы, а с другой стороны является частью еще более сложной системы. При этом ЭП представляется в виде двух подсистем (каналов). По первому каналу осуществляется транспорт потока энергии. По второму каналу – управление этим потоком энергии, а также сбор информации о состоянии первого канала. Первый канал носит название силовой канал ЭП, а второй – информационный канал ЭП.

– информационный канал

– силовой канал

ИК – информационный канал

КУ – канал управления

Рисунок 1.2 – Системная структурная схема ЭП

Силовой канал ЭП включает в себя входные устройства, связывающие электрическую сеть («сосед слева») с электрическим преобразователем, который служит для преобразования электрической энергии с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами.

Электромеханический преобразователь ЭМП – основной элемент электрического привода, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. В дальнейшем под термином ЭМП будем подразумевать электродвигатель вращательного движения.

Механический преобразователь МП предназначен для согласования скоростей вращения вала электромеханического преобразователя и вала исполнительного органа производственного механизма ИОПМ.

При этом слева силовой канал связан с системой электроснабжения СЭС (сосед слева), справа – с технологической установкой (сосед справа).

Силовой канал в свою очередь состоит из двух подканалов:

1. Электрическая часть силового канала электропривода, в которую входят входные устройства, электрический преобразователь и часть электромеханического преобразователя (коммутирующие устройства электродвигателя, обмотки статора, ротора и т. д.);

2. Механическая часть силового канала электропривода, в которую входят часть электромеханического преобразователя (вал, подшипники и т. д.), механический преобразователь, а также вращающиеся части ИОПМ.

Информационная часть канала электропривода состоит из двух подканалов:

1. Собственно информационный канал, по которому осуществляется сбор и обработка информации о внутреннем состоянии информационного канала;

2. Канал управления, по которому осуществляется передача управляющих сигналов на отдельные элементы силового канала.

Кроме того, информационный канал содержит измерительный преобразователь (ЦАП, АЦП), связывающий с каналом связи, который в свою очередь входит в состав АСУ верхнего уровня («сосед сверху»).

Основными тенденциями в развитии ЭП являются:

1. Расширение его функциональных возможностей;

2. Улучшение его показателей:

- классических,

- технико-экономических,

- потребительских;

3. Экономное расходование электроэнергии и других ресурсов.

К основным требованиям, предъявляемым к ЭП можно отнести:

• Точность;

• Быстродействие;

• Качество протекания динамических процессов;

• Совместимость ЭП с соседями слева, справа и сверху;

• Ресурсоемкость ЭП.

Классификация электроприводов. Они могут классифицироваться по следующим признакам:

1. По роду движения

1. ЭП вращательного движения (перемещения);

2. ЭП поступательного перемещения;

3. ЭП положения.

1. По роду тока и напряжения

1. ЭП переменного тока;

2. ЭП постоянного тока.

3. По назначению

1. ЭП общепромышленного назначения;

2. ЭП специального назначения.

4. По мощности

1. ЭП малой мощности (до 10 кВт);

2. ЭП средней мощности (от 10 кВт до 500 кВт);

3. ЭП большой мощности (от 500 кВт до 50 МВт).

5. По степени автоматизации

1. Нерегулируемые ЭП;

2. Регулируемые или автоматизированные ЭП;

3. Программно управляемые ЭП.