Понятие об электроприводе

25. ЭЛЕКТРОПРИВОД: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭП– электромеханическая система, состоящая из электродвиг-го, передаточного и упр-го устр-в, предназначенная для приведения в дв. исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Состоит из: электрического источника питания; преобразоват. устр-ва (формирует сигнал на электродвиг. устр-во (перемен. тока в постоянный, частоты, числа фаз, уровня напряжения);электродвиг. устр-ва (преобразует электроэнергию в механич. или наоборот.); передаточного устр. (передает мех. энергию от двигателя к исполнительному органу, преобразует вида движения, согласует скорости, моменты, усилия); исполнит. орган (для осуществления производственной или технологич. операции (обработка материалов, подъем и перемещение грузов));управляющ. устр – (управляет преобр., электродв. и передат. устр.(пуск, остановка, реверс)).

В зав-ти от сп-ба передачи мех. энергии к исполнит. органам раб машин и вз/действия м/ду ними ЭП подразделяется на:

1 – групповой (ЭП, обеспеч дв исп. органов нескольких раб машин или нескольких исп органов одной машины),

2 – индивидуальный (обеспеч дв 1го исполнит органа раб машины),

3 – взаимосвязанный (несколько электр. или мех-ки связанных ЭП, поддерживающих заданное соотношение скоростей, нагрузок или положения исп. органов раб машин, напр, цепные конвейеры),

4 – многодвигательный (взаимосвязанный ЭП, электродвигательные устройства которого совместно работают на общий вал),

5 – систему электрического вала (взаимосвязанный ЭП, обеспеч-щий синхронное вращ-е 2х и более ЭП, валы которых не имеют мех связи).

По виду движения ЭП могут обеспеч-ть движения: вращательное; однонаправленное; вращ. реверсивное; поступательное реверсивное.

По степени управляемости :

- нерегулируемый (параметры привода изменяются только в результате возмущающих воздействий),

- регулируемый (пар-ры могут изменяться управл. устройством),

- программно-управляем (упр-ый в соответ с заданной программой),

- следящий (автомат-ки отрабатывающий перемещение исп. органа раб механизма с опред точностью в соответствии с произвольно меняющимся задающим сигналом),

- адаптивный (автомат. избирающий структуру или пар-ры системы управления при изменении условий работы механизма с целью выработки оптимального режима).

По уровню автоматизации:

- неавтоматизированный ЭП (управление ручное);

- автоматизированный (автомат. регулирование параметров);

- автоматический (управляющее воздействие вырабатывается автоматическим устройством без участия оператора).

По роду тока: ЭП постоянного тока; ЭП переменного тока.

Типы электрических двигателей

1. Двигатели постоянного тока.

Недостатки :невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации. Обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания ЭП необходим источник пост. тока или тиристорный преобразователь перемен. напряжения в постоянное. Основное преимущество – плавного регулирования скорости в широких пределах. Обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью (=> используют в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

2. Синхронные двигатели (СД).

Преимущество: могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что увеличивает коэффициент мощности сети, уменьшает потери и падение напряжения. Кроме того, СД устойчивы к колебаниям сети. Мах момент СДпропорц-ен напряжению, при этом момент асинхронного пропорц напряжению². =>, при снижении напряжения СД сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов повышает КПД СД. Особенность СД – постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

Недостатки: сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому СД преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт. Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

3. Асинхронные двигатели (АД).

По конструкции АД делятся на двигатели с (1)короткозамкнутым (самое широкое применение) и (2)фазным ротором.

(1) Преимущества: простота конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокая надежность, относительно низкая стоимость. Недостатки: таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения АД(1) опред-ся мощностью системы электроснабж конкрет предприятия, т.к большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

(2) помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. НО из-за усложнения их конструкции, и, =>, увеличения стоимости применение ограничено. Основное применение – приводы мех-мов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов АД с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются АД с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также АД с повышенным скольжением, предназначенные для работы в повторно-кратковрем режимах и режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.