3.1 Классификация систем электропривода

Система – совокупность отдельных элементов, объединенная выполнением общей задачи.

Эл. привод – система, состоящая из эл/мех. преобразовательного передаточного и управляющего устройств, обеспечивающего преобразование э/э в механическую с требуемыми показателями.

Классификация по особенностям внешних и внутренних элементов и по организации взаимосвязи внутри системы

I Внешний элемент

Источник питания: 1 постоянного тока; переменного тока. 2 автономный источник; сеть.

3 по мощности; по напряжению; по частоте

II Управление

1 автоматическое (без участия человека – лифт, станок); ручное управление (все переключения осуществляет оператор – кран, электровоз); автоматизированное (основные решения принимает оператор, система частично облегчает работу – автоматическая стабилизация тока в трамвае). 2 по виду информации – непрерывная (аналоговая); релейная (логическая); цифровая.

III Исполнительный элемент

По назначению привода и главным стабилизируемым параметрам:

- приводы стабилизации усилия или момента на валу (тяговые, моталки, гл. приводы станков); - стабилизация скорости (краны, насосы, вентиляторы); - стабилизация положения: позиционные (перемещение из одной известной точки в другую за минимальное время – лифт); следящие (закон изменения входного сигнала заранее не известен – станки с ЧПУ, прицел).

Классификация общепромышленных механизмов и типовых приводов, учитывает условия эксплуатации, режимы работы

1Насосы, вентиляторы, компрессоры; 2 Подъемнотранспортные механизмы – краны, лифты, подъемники; 3 Экскаваторы (жесткий режим работы); 4 Станки; 5 Металлургическое оборудование – прокатные станы, рольганги.

Классификация по построению системы:

- разомкнутые (стабилизируют характеристики в пределах естественной)

- замкнутые (только наличие ОС).

По общим признакам привода:

1 по климатическому исполнению; 2 обслуживаемые и не обслуживаемые

По элементной базе системы управления:

- релейно-контакторные системы; - электромашинные;

- полупроводниковые (преобразователь + устройство управления)

Замкнутые системы по уровню сложности и элементной базе делятся на:

- аналоговые; - релейные; - цифровые

Аналоговые и цифровые системы могут выполняться адаптивными, когда параметры настройки и структура системы изменяются в зависимости от условий и режимов работы.

По типу преобразователя:

- выпрямитель; - инвертор; - преобразователь частоты; - преобразователь напряжения

По элементной базе преобразователя: релейно-контакторные схемы, электромашинные, полупроводниковые.

Электромеханические преобразователи:

- тяговые реле; - электромагниты; - электромагнитные муфты и тормоза; - эл. двигатель

Тормоза бывают позитивными и негативными (расторможены при подаче питания)

Эл. двигатели: постоянного и переменного тока

По принципу действия:

синхронные и асинхронные, шаговые

Асинхронные двигатели

В роторе наводится ЭДС, пропорциональная скольжению; под действием ЭДС появляется ток и вращающий момент. На пуске АД из-за преобладания индуктивного сопротивления развивает очень маленький момент, ток смещается относительно напряжения и потока на 90°, что равноценно смещению щеток в ДПТ.

Частотное управление АД: скалярное и векторное

При скалярном управлении формируется напряжение и частота на статоре. Двигатель работает в пределах естественной характеристики.

При векторном управлении – устанавливается датчик скорости и датчик положения ротора.

Напряжение на обмотке статора формируется в зависимости от положения вектора поля ротора, обеспечивается 90° сдвиг.

Синхронные двигатели

Преимущества: стабильная частота вращения, возможность работы с опережающим cosφ

высокие массоэнергетические и динамические показатели, простая технология изготовления.

По виду возбуждения:

- двигатели с постоянными магнитами; - с электромагнитным возбуждением; - реактивные (индукторные).

У индукторных машин явнополюсный ротор, это самые дешевые машины, недостаток – большая инерционность ротора, требуется очень маленький зазор при высоких энергетических показателях.

По способу управления машинами:

1 Классический синхронный двигатель – синусоидальное питание от сети, разомкнутая схема, в ответственных механизмах добавляются система регулирования возбуждением, компенсатор (регулирует cosφ и повышает момент при перегрузках), система пуска двигателя.

2 Вентильные двигатели – в состав входит дополнительно инвертор напряжения и датчик положения ротора. Питание обмоток формируется в зависимости от положения ротора. Регулировочные и механические характеристики соответствуют ДПТ сНВ.

3 Шаговые двигатели – на обмотку статора подается импульсное питание. При переключении обмоток ротор поворачивается. Система разомкнута. Возможен пропуск шагов.

ДПТ

По способу возбуждения:

- от постоянных магнитов;

- электромагнитное (независимое, последовательное, смешанное)

По способу регулирования:

1 Релейно-контакторное с включением добавочного резистора последовательно или параллельно.

2 Регулирование напряжения

– плавно (тиристорные преобразователи),

- дискретно (переключение обмоток),

- ШИМ-регулирование (среднее значение соответствует коэффициенту заполнения)

- резистором

По конструктивному исполнению: вращающиеся, линейные, обращенная конструкция

По степени защиты: умеренное, тропическое, морское, брызгозащищенное, влагозащищенное, закрытое, взрывозащищенное.

По способу охлаждения: не вентилируемые, самовентилируемые, с принудительной вентиляцией.

Передаточное устройство

1 Редукторный привод

2 Безредукторный привод

Редукторный привод

Преимущества: снижение массы за счет уменьшения габаритов двигателя, но при установке передачи момент двигателя снижается.

Передача позволяет согласовать частоту вращения двигателя со скоростью перемещения исполнительного элемента.

Недостатки: снижение КПД, нестабильность передаточного отношения при больших передаточных отношениях, ударные нагрузки при появлении люфта, малая жесткость, т.е. нарушение соответствия между углом поворота Д. и исполнительным механизмом.

Безредукторный привод

Используется в механизмах повышенной точности или механизмах со сверхбольшими моментами.

По видам передач ПУ:

ременная, зубчатая, фрикционная

Зубчатые передачи бывают цилиндрические, конические, планетарные, волновые, червячные, винтовые.