Електропривід
Електропривід — це сукупність виконавчого електричного двигуна і електронної системи керування цим двигуном. Електропривід призначений для приведення в рух робочих органів верстатів, маніпуляторів роботів і робототехнічних комплексів. В електроприводі електрична енергія перетворюється у механічну енергію.
Таким чином, з одного боку виконавчий двигун електроприводу є об'єктом керування з боку електронної системи, а з іншого боку — електропривід у цілому є виконавчим пристроєм у системі автоматичного керування більш високого ступеня ієрархії, наприклад, верстата з числовим програмним керуванням.
Як виконавчі двигуни в електроприводах використовуються двигуни постійного і змінного струму.
Електродвигун постійного струму
1– станина, 2,9 – полюси, 3 – обмотки збудження, 4 – якір, 5 – колектор, 6 – щітки, 7,10 – підшипники, 8 – корпус
Електродвигуни постійного струму.
Принцип дії двигунів постійного струму заснований на взаємодії провідника, по якому проходить струм, із зовнішнім постійним магнітним полем.
Магнітне поле у двигунах постійного струму створюється нерухомим статором. Обертовою частиною двигуна є якір, що представляє собою сердечник з обмоткою й колектором.
На малюнку представлена конструкція електродвигуна постійного струму.
Двигуни постійного струму, використовувані в якості виконавчих, мають ряд переваг: малі габарити, високу вихідну потужність. Крім того, вони допускають зміну частоти обертання вала двигуна в широкому діапазоні. Управління ними від ЕОМ здійснюється різними способами з використанням підсилювачів потужності.
Електродвигуни змінного струму. Електричні машини змінного струму підрозділяють на асинхронні й синхронні. Асинхронні двигуни є найпоширенішими; їхня частка становить 80% від загального обсягу випуску.
Принцип дії асинхронного двигуна полягає в наведенні ЭДС, а отже, і струмів у замкнутих провідниках обмотки ротора при обертанні електромагнітного поля статора. Ці струми, у свою чергу взаємодіючи з полем статора, створюють електромагнітну: силу, що забезпечує обертання ротора.
Виконавчі асинхронні двигуни змінного струму з короткозамкненим ротором володіють рядом переваг: механічною міцністю; простотою обслуговування завдяки відсутності тертьових деталей (за винятком підшипників); нескладним управлінням, простотою ізоляції ланцюгів, можливістю роботи на струмах різної частоти.
Крокові двигуни. У крокові (імпульсних) двигунах відбувається перетворення електричних імпульсів напруги в дискретні або лінійні переміщення ротора з фіксацією його в заданих положеннях. Найпростішим є кроковий двигун, що складається з електромагніта й храпового колеса.
За одне включення електромагніта 1 храпове колесо 3 повертається важелем 2 на заданий кут, обумовлений кроком храпового колеса.
Найпростіший кроковий двигун
Крокові двигуни одержують все більше поширення в автоматиці. Це пов'язане з тим, що вони через прості електронні ключі можуть управлятися безпосередньо від ЕОМ. При цьому за рахунок швидкості проходження й числа керуючих імпульсів, що надходять на обмотки двигуна, можливо цифрове управління кутом повороту й частотою обертання двигуна.
Електромагнітні виконавчі механізми. Електромагнітні виконавчі механізми являють собою електромагніти різних конструкцій, які призначені для включення й відключення механічних, пневматичних і гідравлічних ланцюгів. Вони дозволяють здійснювати зчеплення й розчеплення обертових валів, відкривання й закривання засувок, клапанів, вентилів, включення потужних електродвигунів і тп. Управління ними від ЕОМ здійснюється за допомогою сигналів управління, що подаються в обмотку електромагніта через електронні ключі, виконані на основі транзисторів або тиристорів.
Основою механізмів даного класу є електромагніт, що містить обмотку, рухливий якір, зворотну пружину й корпус. При подачі струму в обмотку утвориться електромагнітне поле, що втягує якір, зроблений з магнітного матеріалу. Відбувається перетворення сигналу від ЕОМ за допомогою потужного електронного ключа в струм заданого значення, що за допомогою електромагніта перетвориться в механічне переміщення якоря. Електромагніти є основою електромагнітних реле, клапанів, різних перемикачів і т.д. При використанні електромагнітів як виконавчі механізми ЕОМ може управляти повітряними й гідравлічними клапанами.