Глава 15. Электропривод

15.1. Общие сведения

Электроприводом называется электромеханическое устройство, состоящее из электродвигателя, передаточного механизма, соединяющего электродвигатель с исполнительным механизмом, и элементов управления и автоматизации.

Производственные машины и механизмы, как правило, приводятся в движение электроприводом (рис. 15.1), Электрическая часть электро­привода 4 состоит из электродвигателя 2 и аппаратуры управления двигателем 1, с помощью которой управляют движением производ­ственной машины или механизма 5. Механическая часть электро­привода 3, связывающая электродвигатель с производственной машиной или механизмом, может состоять из различных элементов: муфт сцепления, редукторных, цепных и клиноременных передач, преобразо­вателей движения и др. Совокупность электропривода и производ­ственной машины или механизма составляет электрифицированный агрегат. Управление агрегатом является ручным, если оно выполняет­ся простейшими электрическими устройствами путем непосредственного воздействия на них человеком. Автоматическое управление агрегатом производятся без непосредственного участия человека. При автомати­ческом управлении обеспечивается высокая производительность произ­водственных машин и улучшается качество выпускаемой продукции. Электроприводы с автоматическим управлением получили название автоматизированных.

Электроприводы в зависимости от числа обслуживаемых производ­ственных машин и ступеней механических передач подразделяются на три типа: групповые, одиночные и многодвигательные. При групповом приводе механическая энергия по отдельным производственным маши­нам передается и распределяется от одного электродвигателя через трансмиссии, т. е. один двигатель приводит в движение группу произ­водственных машин. Этот вид электропривода имеет ряд технико-экономических недостатков, поэтому его в настоящее время не приме­няют.

При одиночном приводе каждая производственная машина или испол­нительный механизм приводится в движение отдельным электродвига­телем, что позволяет упростить промежуточные передачи и снизить в них потери, а также обеспечить возможность регулирования частоты вращения машин и их торможения электрическими способами.

Если производственная машина, например станок-автомат, производящий ряд различных операций, приводится в движение от несколь­ких электродвигателей, т. е. когда не связанные между собой механические звенья машины приводятся в движение отдельными двигателями соответствующей мощности, то привод называютмногодвигательным. Такой вид электропривода позволяет упростить кинематику производ­ственной машины, уменьшить количество ее узлов, снизить расход электроэнергии и износ отдельных деталей.

15.2. Основные режимы работы электропривода

От особенностей нагревания и охлаждения двигателя зависит время, в течение которого он может отдавать номинальную мощность. Иными словами, продолжительность работы двигателя зависит от режима, для которого он предназначен. Исходя из этого, различают следующие основные режимы работы электропривода: продолжительный, кратко­временный и повторно-кратковременный.

При продолжительном режиме температура всех частей электри­ческой машины и электропривода через некоторое время достигает установившегося значения Т_уст (рис. 15.2, а) и длительность работы электропривода обусловливается этой температурой. Работа электро­привода продолжается до тех пор, пока температура всех его частей не превысит Т_уст. В качестве примера к механизмам с продолжитель­ным режимом работы можно отнести водяные насосы, вентиляторы, компрессоры и т. д.

При кратковременном режиме электропривод находится в рабочем состоянии относительно небольшой период и за это время его темпе­ратура не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы его температура успевает снизиться до температуры окружаю­щей среды Т_ос (рис. 15.2,б). Длительность периода нагрузки t_p неизмен­ной номинальной нагрузки для таких двигателей принята 10; 30; 60; 90 мин. В кратковременном режиме работают электроприводы шасси самолетов, разводных мостов и др.

При повторно-кратковременном режиме (рис. 15.2, в) периоды неизменной нагрузки t_p чередуются с периодами отключения электри- ческого двигателя t₀ (паузами), причем ни в один из периодов t_p температура электропривода не достигает установившегося значения, а в период t₀ электропривод не успевает охладиться до T_ос.

Продолжительность одного периода нагрузки и паузы называют циклом: (t_ц = t_p + t₀). Повторно-кратковременный режим работы электропривода характеризуется относительной (в процентах) продолжительностью вклю­чения:

(15.1)

Продолжительность включения принята равной 15; 25; 40; 60%, а продолжительность одного цикла не должна превышать 10 мин. В повторно-кратковременном режиме работают электроприводы кранов, экскаваторов, прокатных станов, лифтов и т. д.

Показателем использования электродвигателя может служить макси­мальная температура, до которой он нагревается в процессе работы, так как перегрев обмоток и деталей выводит двигатель из строя. Для обеспечения безаварийной работы необходимо знать, в каком из режимов работает двигатель. Поэтому в зависимости от вида режима работы электропривода определяют номинальную мощность электродви­гателя.