Тема 3. Електропривод у сільськогосподарському виробництві.

Основні поняття і визначення. Двигун і передавальний механізм, до якого входять вали, шківи, паси, шестірні і т. п. призначені для того, щоб привести в рух, робочу машину, тому їх називають приводом. Робоча машина може бути приведена у рух людиною, тяговою силою тварини, двигуном внутрішнього згоряння, паровою машиною, водяним колесом або турбіною, вітровим двигуном або електричним двигуном. Основним двигуном для приведення в дію робочих машин у промисловості і в сільському господарстві є електричний двигун і тому основним видом привода є електропривод.

Електроприводом називають машинний пристрій, що складається з електродвигуна, апаратури керування двигуном і механічних передач від двигуна до робочої машини, який перетворює електричну енергію у механічну і забезпечує електричне керування перетвореної механічної енергії.

Структура електропривода являє собою сукупність перетворювача, двигуна, передатного органа й апаратури керування.

Розглянемо структурну схему автоматизованого електропривода.

П – перетворювач. Його основне призначення – перетворення одного виду енергії в іншій (трансформатор, електромашинний, статичний /вентильний/). Він є погоджувальним елементом між двигуном і мережею. Перетворювач може бути відсутнім, тоді привод називається простим.

ПО – передатний орган. Його основне призначення – перетворення енергії обертового руху в поступальну, або в обертовий рух з іншими параметрами. Їм може служити редуктор, пасова передача і т.д. В окремих випадках редуктор може бути відсутнім (у тихохідних двигунах). Електродвигуни можуть бути вбудовані, як наприклад, у свердлі. Тоді такий привод називається найпростішим.

АК – апаратура керування. Це складний комплекс пристроїв, який призначений для зміни параметрів усіх вхідних в електропривод частин (підсилювачі, реле, ЕОМ, контактори, напівпровідники).

Швидкість і тривалість пуску електродвигуна не перевищує 1 — 2, а інколи десятих часток секунди і не залежить від температури навколишнього середовища, як у теплових двигунів. Пуск електродвигуна не потребує попередньої підготовки та великих фізичних зусиль, як це буває при пуску теплових двигунів. Це дуже важлива обставина в умовах сільськогосподарського виробництва, тому що деякі сільськогосподарські машини взимку знаходяться в неопалюваних приміщеннях.

Електродвигуни мають велику перевантажувальну здатність, що дуже важливо для приведення в дію сільськогосподарських машин з різко змінними опорами.

При використанні електропривода поліпшуються санітарно-гігієнічні умови праці, зменшується пожежна небезпека, тому що відсутні вихлопні гази, які мають високу температуру і містять в собі шкідливі для здоров'я людини домішки, а також при цьому немає потреби створювати запаси палива.

1.2. Класифікація електроприводів

Електроприводи які застосовуються у сільському господарстві, можна поділити на стаціонарні і пересувні. Стаціонарні електроприводи застосовують для механізації трудомістких процесів у тваринництві, у ремонтних майстернях і т. ін., пересувні — для обслуговування польових установок (дощувальних машин, скиртокладів та ін.).

У свою чергу, стаціонарні електроприводи діляться на групові, багатодвигунні і одиночні. Пересувні електроприводи, як правило, бувають одиночними.

Груповим називають такий електропривод, у якому рух від одного електродвигуна передається групі робочих машин через одну або декілька трансмісій; його також називають трансмісійним. У сільськогосподарському виробництві груповий електропривод застосовували у кормоприготувальних цехах тваринницьких ферм, у ремонтних мастернях, але тепер він внаслідок технічної недосконалості витісняється одиночним електроприводом.

Одиночним називають такий електропривод, у якого робоча машина приводиться в рух від окремого електродвигуна. Це основний вид привода у сільськогосподарському виробництві.

Переваги одиночного електропривода полягають у тому, що він дає змогу працювати при найвигідніших швидкостях обертання, швидше запускати та гальмувати робочу машину і змінювати напрям її обертання, зручний для автоматизації виробничих процесів, у нього відсутні втрати енергії в трансмісії і на обертання робочої машини вхолосту. Крім того, при застосуванні одиночного електропривода економиться виробнича площа, тому що немає громіздких трансмісій, внаслідок чого також поліпшуються санітарно-гігієнічні умови праці, а при виході з ладу електродвигуна буде простоювати тільки одна машина, а не група машин, як при груповому електроприводі.

Рис. 1. Агрегатований електропривод машинки для стрижки овець:

1 — підвісний електродвигун, 2 —- гнучкий валі, 3 — стригальна машинка.

До недоліків одиночного електропривода слід віднести значне збільшення встановленої потужності електродвигуна порівняно з груповим приводом. Але якщо врахувати його переваги і те, що вартість електромеханічного обладнання при одиночному і груповому електроприводах приблизно однакові, то слід визнати одиночний електропривод найдосконалішим і вигідним.

У простому одиночному електроприводі електродвигун встановлюють на робочій машині або поряд з нею, тоді рух до робочої машини передається через контрпривод. Це найменш досконалий вид одиночного електропривода.

В індивідуальному одиночному електроприводі електродвигун з'єднують з робочою машиною без контрпривода, при цьому розрізняють агрегатований електропривод, у якому між електродвигуном і робочою машиною існує механічна передача (шестірні, гнучкий вал, муфта та ін.), і вмонтований електропривод, у якому відсутня механічна передача між Двигуном і робочою машиною, а окремі частини електродвигуна (вал, ротор) органічно зливаються з виконавчим механізмом і беруть на себе функції робочих органів. Прикладом агрегатованого є привод машинки для стрижки овець, у якому рух від двигуна передається через гнучкий вал (рис. 1). Вмонтований електропривод застосовують в електрошліфувалках (рис. 2), де на зовнішній ротор асинхронного двигуна насаджений шліфувальний круг 2, а статор знаходиться всередині двигуна.

Багатодвигунним називають такий електропривод, який складається з кількох одиночних електроприводів, кожний з яких призначений для приведення в рух окремих органів робочої машини. При цьому значно спрощується кінематика машини, полегшується автоматизація керування роботою окремих органів і в цілому всією машиною, підвищується продуктивність праці. В ранній стадії розвитку машинобудування застосовували простий багатодвигунний електропривод, в якому електродвигуни приєднувались до окремих робочих органів машини без внесення в машину конструктивних змін.

Тепер все більшого поширення набуває агрегатований багатодвигунний електропривод, у якому системи електродвигунів і виконавчих механізмів виконують комплексний виробничий процес, причому окремі електродвигуни з'єднані безпосередньо з робочими органами, через що в машину вносяться значні конструктивні зміни у бік спрощення її кінематики. Прикладом агрегатованого електропривода може бути привод інкубатора «Рекорд-39», у якому система із шести електродвигунів, з'єднаних з виконавчими механізмами в окремі агрегати (для зволоження, повороту лотків, вентиляції), виконує складний виробничий процес штучного виведення курчат, керування яким автоматизовано.

Класифікація електроприводів

За способом передачі механічної енергії від вала двигуна до робочих органів машини електропривод ділять на три групи:

• груповий;

• одиночний;

• багатодвигунний.

У груповому приводі кілька одиночних машин приводяться в рух через передачі одним двигуном. Недоліки:

• нерегульований;

• значні втрати в передачі;

• мала надійність.

В одиночному приводі робочий орган машини приводиться одним електродвигуном. Іноді двигун конструктивно є робочим органом машини (електричний свердел, барабан стрічкового конвеєра із вбудованим двигуном).

Багатодвигунним приводом є привод, у якому окремий механізм приводиться в рух декількома двигунами (конвеєр, піднімальна машина, привод повороту потужного екскаватора).

Груповий	Одиночний
Багатодвигунний

Перетворювачі:
Трансформатор	Статичний (вентильний)
Інвертори:
автономний зі штучною комутацією	с примусовою комутацією
с машинною	циклоконвертор із безпосереднім зв'язком

2. По роду струму двигуна:

• постійного струму;

• змінного струму.

3. По типу двигуна:

• двигун постійного струму (паралельного збудження, незалежного, змішаного й послідовного);

• асинхронний із КЗ ротором;

• синхронний.

4. Приводи:

• колекторний;

• безколекторний;

• безконтактний.

5. Приводи:

• простий ( відсутній перетворювач);

• складний (з перетворювачем).

6. По роду передатного органа:

• редукторний ( по типу передачі: зубчаста, черв'ячна, ремінна);

• безредукторний.

7. За ступенем автоматизації:

• неавтоматизований (усі операції виконує машиніст-оператор);

• автоматизований (команди на зміну режиму роботи подає машиніст, а сам процес розгону, затримка і т.д. відбувається автоматично);

• автоматичний (усі операції виконуються автоматично).

8. За ступенем керованості:

• нерегульований (швидкість не регулюється);

• регульований (швидкість і момент регулюється);

• програмно-керований (керування здійснюється по заздалегідь заданій програмі);

• що стежить (відбувається автоматичне переміщення робочого механізму залежно від довільно мінливого сигналу завдання, тобто сигнал завдання змінюється за будь-яким законом, робочий механізм копіює його зміну);

• адаптивний (саморегулювальний, самонастроювальний – дозволяє автоматично при зміні режиму роботи установки міняти структуру або параметри привода з метою оптимізації процесу керування).

9. По типу перетворювача й двигуна:

• постійного струму (ВП або ТП-Д; Г-Д; ГД із ЕМП і т.д.);

• змінного струму (ВД постійного й змінного струму, АВК, МДП, частотно-регульований, фазове керування в ланцюзі статора й ротора, імпульсне керування, широтно-імпульсне керування і т.д.).

10. Привод:

• без зворотних зв'язків;

• с зворотними зв'язками.

Приводи:
ВП – вентильний привод / МПС-ТП/ ТПД
Частотно-регульований привод
Г-Д
ВД постійного струму	ВД змінного струму
З фазовим керуванням у статорі	З фазовим керуванням в роторі