1. Понятие и классификация элементов автоматизированного электропривода.

Под элементом автоматизированного электропривода понимают устройство, входящее в состав автоматизированной системы управления как конструктивная или техническая единица, выполняющее определенную функцию управления и обладающее относительно простыми свойствами между его входными и выходными величинами.

Из определения следует, что элемент – это не математическая модель или звено, а реальное, конструктивно оформленное техническое устройство. В понятие элемента включены не все элементы, обслуживающие автоматизированную систему, а только те, которые выполняют управляющую функцию. Элемент относительно прост лишь по внешним свойствам, а по внутренним процессам, принципу действия и устройства, оно может представлять сложную физическую систему.

Звено САУ — это функциональная модель простейших математических операций преобразования сигнала и имеет только один вход и только один выход.

Элемент — это реальное устройство и может иметь несколько входов и несколько выходов.

Классификация элементов:

Все элементы, входящие в систему АЭП, можно представить в виде следующей структурной схемы (рис 1.1), которая поясняет место и значение элемента в составе АЭП и дает основание для их классификации

Рис. 1.1. Структурная схема автоматизированного электропривода

УП – управляемый преобразователь;

Д – электрический двигатель;

КЦ – кинематическая цепь;

РО – рабочие органы производственных механизмов.

2.Силовые и управляющие элементы автоматизированного электропривода.

Элементы по энергетическому признаку делятся на две группы:

- силовые элементы, через которые основной поток энергии проходит, преобразуется и подводится к конечному объекту управления – рабочему органу РО. Эти элементы составляют силовую, энергетическую часть АЭП (правая часть от штрихпунктирной линии на рис. 1.1).

- управляющие элементы – вырабатывают, преобразуют и подводят сигналы управления силовых элементов. Эти элементы составляют информационную часть электропривода (левая часть от штрихпунктирной линии на рис. 1.1.).

К силовым элементам относятся управляемые преобразователи (УП), подводящие электрическую энергию к двигателю, сами двигатели Д, механические преобразовательные элементы, составляющие кинематическую цепь КЦ, рабочие органы производственных механизмов РО.

В курсе ЭАЭП изучается один вид силового элемента – управляемый преобразователь. По функциональному признаку УП можно подразделить на три категории: преобразователи напряжения (источники напряжения), преобразователи тока (источники тока), преобразователи частоты.

В зависимости от вида преобразуемой энергии можно выделить преобразователи: электромеханические (генераторы постоянного и переменного тока), электромагнитные (магнитные усилители и индуктивно-емкостные источники тока), электрические (полупроводниковые преобразователи).

Наиболее распространенными преобразователями в настоящее время являются полупроводниковые преобразователи: тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный, транзисторные преобразователи постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией, тиристорные и транзисторные преобразователи частоты с автономными инверторами и с непосредственной связью с сетью (НПЧ), тиристорные регуляторы переменного напряжения (ТРН).

Управляющие элементы можно разделить на две группы:

- элементы, формирующие задание на движение и определяющие статические и динамические свойства АЭП. Эти элементы образуют систему управления электроприводом и являются его неотъемлемой частью;

- элементы, формирующие свойства силового элемента и входящие в его состав. Эти элементы при исследовании АЭП отдельно не рассматриваются, а при этом математическое описание силового элемента дается с учетом управляющего элемента в его составе (например, СИФУ).

Элементы первой группы, которые изучаются в данном курсе, по функциональному признаку можно подразделить на следующие подгруппы:

- элементы задающего устройства, вырабатывают сигналы, формирующие техническую программу работы АЭП (Примеры: аналоговые и цифровые задатчики интенсивности, программные блоки на основе дискретных логических элементов);

2.

- регуляторы, выполняют преобразование сигнала, необходимое для регулирования соответствующей координаты электропривода. В качестве регуляторов используются типовые блоки на основе операционных усилителей;

- согласующие элементы – согласуют входные и выходные координаты соединяемых управляющих элементов по техническим характеристикам, роду тока, типу и уровню сигнала и т.п. К согласующим элементам могут быть отнесены фазовые детекторы, эмиттерные повторители, усилители мощности, цифро-аналоговые и аналоговые цифровые преобразователи и т.п. В настоящее время в качестве элементов задающего устройства и регуляторов используются и унифицированные микро – ЭВМ и микроконтроллеры;

- датчики обратных связей преобразуют контролируемую координату (скорость, момент, положение) в электрический сигнал. Примерами датчиков скорости и положения являются тахогенераторы постоянного и переменного тока, сельсины, импульсные, индуктосионные и оптические поворотные датчики.