1. Общие представления об электроприводе
Для приведения в движение большинства рабочих машин необходима механическая энергия. Источником механической энергии чаще всего является электропривод, осуществляющий преобразование электрической энергии в механическую [1; 5; 11; 13] .
1.1. Понятие электропривода
Электропривод – электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительного органа рабочей машины и управления этим движением.
В некоторых случаях преобразовательное и передаточное устройства могут отсутствовать.
В электроприводе можно выделить два канала: силовой и информационный. По силовому каналу осуществляется передача энергии от источника (сети) к рабочей машине, по информационному – управление потоком энергии, а также сбор и обработка информации о состоянии и работе системы.
Рис. 1.1. Функциональная схема электропривода:
ИС ВУ - информационная система более высокого уровня;
ПЭ - преобразователь электрической энергии;
ЭМП - электромеханический преобразователь;
ПМ - преобразователь механической энергии;
ИО РМ - исполнительный орган рабочей машины;
ИП - информационный преобразователь;
УУ - устройство управления;
ЗУ - задающее устройство
Силовой канал (рис. 1.1) включает в себя различные устройства, такие как преобразователь электрической энергии (ПЭ), электромеханический преобразователь (ЭМП) и преобразователь механической энергии (ПМ).
Преобразователь электрической энергии служит для получения электрической энергии требуемых параметров и позволяет управлять потоком энергии на электромеханическом преобразователе.
ЭМП является основной частью электропривода и предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, чаще всего это электродвигатель (ЭД).
Механическая энергия передается рабочей машине (РМ) с помощью ПМ, который обеспечивает согласование вида и скоростей движения рабочих органов машины и ЭМП.
Информационный канал (рис. 1.1) включает в себя информационные преобразователи (ИП), управляющие устройства (УУ) и в ряде случаев каналы связи с ИС ВУ верхнего уровня. УУ на основании информации, получаемой по каналам связи от ИП, от задающего устройства (ЗУ) управляет ПЭ, ЭМП, ПМ. В качестве ПЭ используются управляемые выпрямители, инверторы тока и напряжения, импульсные регуляторы напряжения, регуляторы частоты и напряжения питающей сети. В качестве ЭМП чаще всего используются электродвигатели постоянного тока (ДПТ), асинхронные (АД), синхронные, вентильные, шаговые и линейные, а также другие ЭМП.
В качестве ПМ используются ременные и цепные передачи, передачи винт-гайка, различного вида редукторы, гидравлические и электромагнитные муфты.
УУ являются: кнопки управления, командоаппараты, реле, микропроцессоры, управляющие ЭВМ.
Классификация электропривода (ЭП) достаточно обширна, отметим лишь ее основные направления:
ЭП можно классифицировать по назначению: на главный, обеспечивающий основное движение исполнительного органа (ИО) и технологический процесс, и вспомогательный, обеспечивающий вспомогательное движение.
По виду привода ИОРМ: на групповой, обеспечивающий основное движение нескольких ИО, и индивидуальный, движение одного ИО.
По виду движения: на вращательный и линейный, непрерывного действия и дискретный, реверсивный и нереверсивный.
По роду тока: постоянного и переменного тока.
По виду ПМ: редукторный и безредукторный, гидравлический и маховиковый.
По типу ПЭ: электромашинный, с магнитными усилителями, ионный, тиристорный и транзисторный.
По возможностям управляющего устройства: нерегулируемый и регулируемый, автоматизированный и неавтоматизированный.
Общие требования к электроприводу.
Надежность (ЭП обязан выполнять заданные функции в оговоренных условиях в течение определенного времени).
Точность (обеспечение ЭП необходимой точности).
Быстродействие (способность системы быстро реагировать на различные
воздействия).
Качество переходных процессов (качество динамики).
Энергетическая эффективность (расход электроэнергии на единицу продукции).
Совместимость с системой электроснабжения и информационной
системой более высокого уровня.
Ресурсоемкость: материалоемкость, энергоемкость, расходы на проектирование, монтаж и т. д.