Министерство образования и науки РФ
-----------------
Пермский государственный технический университет
Лысьвенский филиал
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Конспект лекций по курсу теория электромеханических систем
Пермь 2001
УДК
ББК
Конспект лекций по курсу теория электропривода. Теория электромеханических систем. Составлен к.т.н. доцентом Столбовым Б. М. Рецензенты к.т.н. доцент А.М. Костыгов, доцент Н.Т. Мазунин. Пермь, 2001. – 234 с.
Конспект лекций составлен применительно к рабочим программам дисциплин «Электрический привод» и «Теория электропривода». Излагаются общие вопросы теории автоматизированного электропривода. Рассматриваются вопросы механики электропривода, теория обобщенной электрической машины и на основе этой теории анализируется электромеханические свойства и характеристики двигателей в разомкнутых электромеханических системах, в установившихся и динамических режимах. Изложены вопросы регулирования координат, вопросы энергетики электроприводов и выбора мощности двигателей.
Предназначен для студентов специальности АЭП (автоматизированный электропривод), ЭАПУТК (электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов) и АТПП (автоматизация технологических процессов и производств).
Пермский государственный технический университет, 2001 г.
Содержание
|
|
Введение. Понятие об электроприводе, как электромеханической системе, его назначение и функции. Типы электроприводов, структура и основные элементы современного электропривода. Особенности развития электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
7 |
| ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
1. Механика электромеханической системы Кинематическая схема электропривода. Силы и моменты, действующие в системе электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
10 |
| ||||
|
|
Механические характеристики производственных механизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . |
11 |
| ||||
|
|
Приведение моментов инерции J, моментов сопротивления Мс, статических усилий Fc, углов поворота и жесткости С упругих элементов к расчетной скорости. Расчетные схемы механической части электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . |
14 |
| ||||
|
|
Уравнение движения и режимы работы электропривода, как динамической системы . . . . |
18 |
| ||||
|
|
Передаточные функции, структурные схемы и частотные характеристики механической части электропривода, как объекта управления . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
21 |
| ||||
|
|
Движение инерционных масс электропривода с учетом упругих связей движущихся масс. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
24 |
| ||||
|
|
Динамические нагрузки электроприводов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
26 |
| ||||
|
|
Определение оптимального передаточного отношения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
29 |
| ||||
|
|
2. Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии Математическое описание обобщенной электрической машины. . . . . . . . . . . . . . . . . |
30 |
| ||||
|
|
Понятие об электромеханических и механических характеристиках электродвигателей, их жесткости и режимы работы ЭМП. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
33 |
| ||||
|
|
Координатные преобразования переменных обобщенной электрической машины . . |
36 |
| ||||
|
|
Выбор скорости к координатных осей U,V. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . |
39 |
| ||||
|
|
Фазные преобразования переменных обобщенной машины. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
40 |
| ||||
|
|
3. Электромеханические свойства двигателей Математическое описание процессов преобразования энергии в двигателе постоянного тока независимого возбуждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
42 |
| ||||
|
|
Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики двигателя независимого возбуждения в именованных и относительных единицах. |
45 |
| ||||
|
|
Реверсирование двигателя независимого возбуждения и механические характеристики для прямого и обратного направления вращения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
49 |
| ||||
|
|
Тормозные режимы двигателя независимого и параллельного возбуждения . . . . . . . |
50 |
| ||||
|
|
Расчет механических характеристик двигателя независимого возбуждения. . . . . . . . |
54 |
| ||||
|
|
Расчет сопротивлений для якорной цепи ДНВ. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
55 |
| ||||
|
|
Динамические свойства ДНВ при питании от источника напряжения. . . . . . . . . . . . . |
57 |
| ||||
|
|
Математическое описание процессов электромеханического преобразования энергии в двигателе постоянного тока последовательного возбуждения (ДПВ) . . . . . . . . . . . . . |
60 |
| ||||
|
|
Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
61 |
| ||||
|
|
Тормозные режимы ДПВ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
63 |
| ||||
|
|
Расчет искусственных электромеханических и механических характеристик ДПВ . . |
65 |
| ||||
|
|
Расчет пусковых сопротивлений для ДПВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
66 |
| ||||
|
|
Механические характеристики двигателя смешанного возбуждения (ДСВ) и его тормозные режимы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
67 |
| ||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
|
|
| |||||
|
Расчет тормозных сопротивлений для двигателей постоянного тока. . . . . . . . . . . . . |
69 |
|
Математическое описание процессов преобразования энергии в асинхронном двигателе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
71 |
|
Естественные механическая и электромеханическая характеристика АД. Формула Клосса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
73 |
|
Искусственные механические характеристики АД при изменении параметров цепей статора, ротора и питающей сети. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
75 |
|
Тормозные режимы асинхронного двигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
78 |
|
Расчет естественной и искусственных статистических механических характеристик АД. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
84 |
|
Расчет сопротивлений для роторной цепи АД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
86 |
|
Динамические свойства асинхронного ЭМП при питании от источника напряжения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
88 |
|
Математическое описание и электромеханические свойства синхронного двигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
91 |
|
Обобщенная электромеханическая система электропривода с линейной (линеаризованной) механической характеристикой двигателя. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
95 |
|
Статический (установившийся) режим работы электропривода и статическая устойчивость электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
96 |
|
4. Переходные режимы электроприводов Общая характеристика переходных процессов электроприводов, их классификация и методы расчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
97 |
|
Уравнения электромеханического переходного процесса электропривода с линейной механической характеристикой при Мс = const;= const. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
100 |
|
Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при одно - и многоступенчатом пуске в случае Мс = const;0= const. . . . . . . . . . . . . . . . |
102 |
|
Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при Мс = const,0= const в тормозных режимах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
104 |
|
Переходные процессы электропривода с линейной механической характеристикой при Мс=f(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
107 |
|
Уравнения переходных процессов электропривода с линейной механической характеристикой при 0 = f(t) и Mc = const. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
111 |
|
Переходный процесс электропривода с линейной механической характеристикой при реверсе и ω0 = f(t) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
113 |
|
Электромагнитные переходные процессы в цепях возбуждения и форсирование процессов возбуждения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
116 |
|
Переходный процесс электропривода с двигателем независимого возбуждения при изменении магнитного потока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
118 |
|
Переходные процессы при пуске и торможении электропривода с короткозамкнутым асинхронным двигателем (АД) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
120 |
|
5. Регулирование координат электропривода Требования к координатам электропривода и формированию его статических и динамических характеристик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
124 |
|
Основные показатели способов регулирования координат электропривода. . . . . . . |
125 |
|
Системы управляемый преобразователь – двигатель (УП – Д) . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
128 |
|
Система генератор – двигатель (ГД) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
128 |
|
Расчет статических электромеханических и механических характеристик в системе ГД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
131 |
|
Система тиристорный преобразователь – двигатель (ТП – Д) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
132 |
|
Торможение и реверсирование двигателя в системе ТП-Д и статические механические характеристики реверсивного вентильного электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . |
136 |
|
Расчет статических механических характеристик в системе ТП-Д . . . . . . . . . .. . . . |
139 |
|
Коэффициент мощности и основные технико-экономические показатели вентильного электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
140 |
|
Частотное управление асинхронными двигателями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
142 |
|
Законы частотного регулирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
142 |
|
Статические механические характеристики АД при частотном управлении. . . . . . |
144 |
|
Система ПЧ-АД (преобразователь частоты - асинхронный двигатель) . . . . . . . . . . |
148 |
|
Обобщенная линеаризованная система УП-Д . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. |
149 |
|
Регулирование момента (тока) электропривода. Задачи регулирования момента (тока) электропривода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
150 |
|
Реостатное регулирование момента (тока) двигателей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
151 |
|
Релейное автоматическое регулирование тока и момента АД изменением импульсным методом сопротивления в цепи выпрямленного тока ротора . . . . . . . . . . . . . |
152 |
|
Регулирование момента в системе источник тока – двигатель (ИТ-Д) . . . . . . . . .. . |
155 |
|
Регулирование момента электропривода переменного тока изменением подводимого напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
156 |
|
Регулирование момента асинхронного электропривода при частотном управлении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
157 |
|
6. Регулирование скорости электроприводов Задачи и принципы регулирования скорости электроприводов . . . . . . . . . . . . . . . |
159 |
|
Реостатное регулирование скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
160 |
|
Автоматическое регулирование скорости АД при использовании отрицательной обратной связи по скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
162 |
|
Регулирование скорости АД при питании от тиристорного регулятора напряжения (ТРН) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . |
163 |
|
Регулируемый электропривод переменного тока с вентильным двигателем (ВД) . |
167 |
|
Регулирование скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения шунтированием якоря . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
171 |
|
Регулирование скорости двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при последовательно-параллельном включении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
174 |
|
Регулирование скорости двигателей постоянного тока последовательного возбуждения в схемах с шунтированием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
176 |
|
Регулирование скорости ДНВ изменением магнитного потока . . . . . . . . . . . . . . . . . |
176 |
|
7. Импульсное регулирование скорости электроприводов с двигателями постоянного тока при помощи тиристорных регуляторов напряжения (ИППН) Сущность импульсного преобразования напряжения постоянного тока и структура импульсных преобразователей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
178 |
|
Классификация импульсных преобразователей и принцип их работы . . . . . . . . . . |
180 |
|
Основные соотношения в электроприводах с импульсными преобразователями напряжения и статические электромеханические и механические характеристики электропривода при импульсном управлении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
182 |
|
Режим рекуперативного торможения и режим реверса двигателя при импульсном управлении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
185 |
|
8. Регулирование скорости АД в каскадных схемах Принцип регулирования скорости в каскадных схемах и понятие об электрическом и электромеханическом каскадах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
187 |
|
Каскады АД с машиной постоянного тока и вентильным преобразователем. . . . . . |
191 |
|
Асинхронный вентильный каскад (АВК) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
193 |
|
Статические механические характеристики АВК в двигательном режиме. . . . . . . . |
196 |
|
9. Системы многодвигательного электропривода Работа электродвигателей на общий вал и механические характеристики двухдвигательного электропривода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
198 |
|
Системы синхронного вращения электродвигателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
200 |
|
Система синхронного вращения со вспомогательными синхронными машинами. . |
200 |
|
Система синхронного вращения со вспомогательными асинхронными машинами. |
201 |
|
Система синхронного вращения с основными машинами (система рабочего электрического вала) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
205 |
|
10. Основы теории нагрева и выбора электродвигателей по мощности Общие сведения о нагревании и охлаждении двигателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
207 |
|
Нагрузочные диаграммы электроприводов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
207 |
|
Номинальные режимы работы электродвигателей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
209 |
|
Нагревание и охлаждение двигателей при длительном режиме работы с постоянной нагрузкой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
211 |
|
Нагревание двигателей при кратковременном режиме работы с постоянной нагрузкой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
213 |
|
Нагревание двигателей при повторно-кратковременном режиме работы . . . . . . . . |
216 |
|
Предварительный выбор двигателей по мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
217 |
|
Проверка допустимой нагрузки двигателя по нагреву методом средних потерь. . . |
218 |
|
Определение потерь и КПД двигателя при номинальной и неноминальной нагрузке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
220 |
|
Проверка допустимой нагрузки двигателя по методу эквивалентного тока (выбор мощности двигателя) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
221 |
|
Проверка допустимой нагрузки двигателя по методам эквивалентного момента и эквивалентной мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
222 |
|
Выбор мощности двигателя при длительной неизменной нагрузке. . . . . . . . . . . . . . |
224 |
|
Выбор мощности двигателя при кратковременном режиме работы. . . . . . . . . . . . . . |
225 |
|
Выбор мощности двигателя для повторно-кратковременного режима работы. . . . . |
226 |
|
Выбор двигателей для работы в режимах S4 S8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
228 |
|
Выбор мощности преобразователей для регулируемого электропривода. . . . . . . . . |
228 |
|
Особенности выбора мощности АД с к.з. ротором и определение допустимого числа включений их в час при повторно-кратковременном режиме работы . . . . . . . . . . . |
229 |
|
Особенности выбора мощности двигателя и определение момента инерции маховика для электроприводов с ударной нагрузкой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
231 |
|
Энергетика электроприводов Потери энергии при установившемся режиме работы нерегулируемого электропривода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
234 |
|
Потери мощности и энергии в установившемся режиме регулируемого электропривода. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
236 |
|
Потери энергии при переходных процессах в нерегулируемом электроприводе. . . |
238 |
Введение
Понятие об электроприводе, как электромеханической системе, его назначение и функции. Типы электроприводов, структура и основные элементы современного электропривода. Особенности развития электропривода
Основным средством для приведения в движение рабочих машин в настоящее время является электродвигатель. Поэтому основным типом привода является электрический привод или сокращенно электропривод.
Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин-орудий и управления их технологическими процессами. Блок-схема электропривода, как объекта управления, может быть представлена в следующем виде:
Система управления (СУ) электроприводом состоит из энергетической части и информационной части. Энергетическая часть – это преобразовательное устройство, назначение которого – управление потоком энергии, поступающим из сети, с целью регулирования режимами работы двигателя и механизма. Преобразовательное устройство позволяет расширить гибкость управления, позволяет придать характеристикам электропривода нужный вид, что достигается или путем преобразования трехфазного переменного напряжения промышленной частоты в постоянное (выпрямленное) напряжение, или в переменное напряжение, но другой частоты.
В качестве преобразовательных устройств для получения постоянного напряжения применяются двигатель - генераторы, тиристорные преобразователи, а для получения переменного напряжения иной величины или иной частоты – электромашинные и вентильные преобразователи частоты
Информационная часть системы управления предназначена для фиксации и обработки поступающей информации о задающих воздействиях и реальном состоянии системы. На основе этой информации вырабатываются сигналы управления преобразовательным устройством и двигателем. Сама же система управления обеспечивает электроприводу необходимые статические и динамические свойства.
Передаточное устройство (передаточный механизм) служит для изменения скорости или вида движения (из вращательного в поступательное или наоборот). К передаточному устройству относятся: редукторы, кривошипно-шатунные механизмы, зубчато – реечные или клиноременные передачи, барабаны с тросами и т.п. Все эти устройства по существу служат для передачи механической энергии от двигателя к исполнительному механизму.
Основной функцией простейшего неавтоматизированного электропривода, состоящего только из электродвигателя, питаемого непосредственно от сети, и система управления которого включает в себя обычный рубильник или пакетный выключатель, или магнитный пускатель, является приведение в движение рабочего механизма с неизменной скоростью.
Автоматизированные электроприводы, имеющие систему автоматического управления, выполняют более широкие функции, обеспечивая рациональное ведение технологического процесса, более высокую производительность механизма при лучшем качестве выпускаемой продукции.
В зависимости от схемы передачи энергии от сети к рабочим органам механизмов различаются три типа электропривода:
1.Групповой (трансмиссионный);
2.Однодвигательный или индивидуальный;
3.Многодвигательный (тоже индивидуальный).
Групповой электропривод представляет собой систему, в которой один электродвигатель посредством трансмиссий (системы шкивов и ремней) приводит в движение группу рабочих машин или группу рабочих органов одной машины, как показано на рис. Двигатель в этом случае конструктивно с рабочими машинами не связан. В такой системе невозможно регулирование отдельных машин воздействием на двигатель.
Вследствие своего технического несовершенства такой электропривод в настоящее время практически не применяется и представляет интерес лишь с точки зрения истории развития электропривода.
Однодвигательный
электропривод представляет собой
систему, когда каждая рабочая машина
приводится в движение отдельным,
связанным только с ней электродвигателем,
как изображено на следующем рисунке. 
Примером применения
однодвигательного электропривода
являются простые металообрабатывающие
станки и др. несложные механизмы.
Во многих случаях привод осуществляется
от электродвигателя специального
исполнения, конструктивно представляющего
одно целое с самим механизмом. Примером
может служить электропривод электродрели.
Характерным примером полного совмещения
двигателя с рабочим органом является
электрорубанок. В нем трехфазный АД
имеет к.з. ротор, расположенный снаружи
статора (внешний ротор), несущий ножи
инструмента.
Можно назвать также электрическую таль, двигатель – ролик (рольганг), применяемый в металлургической промышленности на прокатных станах. Неподвижный статор с обмоткой располагается здесь внутри рольганга, а сам ролик является ротором.
Преимуществом однодвигательного электропривода перед групповым является то, что в нем имеется возможность электрическими методами регулировать скорость каждой из машин. При этом значительно сокращается путь передачи энергии от сети к рабочим органам, помещения освобождаются от тяжелых трансмиссий, шкивов, ремней, улучшается освещение, резко снижается вероятность несчастных случаев. В случае механизмов с одним рабочим органом возможен выбор для электропривода двигателя с характеристиками, наиболее полно удовлетворяющим требованиям производственного процесса.
Переход на однодвигательный электропривод дал возможность широко автоматизировать работу машин. В настоящее время этот тип электропривода является основным и имеет наибольшее применение.
Однако, при однодвигательном электроприводе машин с несколькими рабочими органами внутри машины еще сохраняется система механического распределение энергии (посредством шестерен и т.п.) с присущей ей недостатками. Поэтому в современных машинах подобного рода широко применяется многодвигательный электропривод, при котором каждый рабочий орган приводится в движение отдельным электродвигателем. Такие электроприводы применяются, например, в сложных металлообрабатывающих станках, бумагоделательных машинах, прокатных станах, экскаваторах и др. При этом значительно упрощается кинематическая схема машины. Встречаются металлообрабатывающие станки и др. механизмы, где число электродвигателей достигает 30 и более.
Современный электропривод характеризуется высокой степенью автоматизации. Многие современные высокоточные электроприводы управляются посредством вычислительных машин (например, электропривод мощных прокатных станов, доменных печей, копировальных станков). Их управляющие устройства, как правило, построены на основе использования микроэлектроники. Аналогичной техникой управления снабжаются и многие ответственные электроприводы малой мощности, например электроприводы механизмов роботов и манипуляторов. Во всем диапазоне мощностей электроприводов находят применение современные системы программного управления технологическими процессами, устройства, оптимизирующие по тем или иным критериям работу электропривода и механизма, используются принципы адаптивного автоматического управления.
Естественно, что наряду с регулируемыми электроприводами широко применяются и простейшие нерегулируемые электроприводы с двигателями переменного тока, получающими питание непосредственно от промышленной сети. Однако управляющие устройства и таких электроприводов постоянно совершенствуются в связи с повышением требований к надежности работы, необходимостью повышения их энергетических показателей, усложнением технологических блокировок между механизмами.
Одной из особенностей развития электропривода на современном этапе является расширение областей применения вентильного электропривода постоянного тока и частотно – регулируемого электропривода переменного тока.
Другой особенностью развития электропривода является расширение и усложнение его функций, связанных с управлением технологическими процессами и соответствующее усложнение систем управления (САУ), повышение требований к динамическим и точностным показателям, увеличение быстродействия, надежности, экономичности, снижение габаритов.
Особенностью развития электропривода на данном этапе является также стремление к унификации его элементной базы, создание унифицированных комплектных электроприводов путем использования современной микроэлектроники и блочно – модульного принципа. На этой основе, как известно, уже созданы серии комплектных тиристорных электроприводов, обладающих техническими показателями, удовлетворяющими требованиям широкого круга механизмов.
Одним из проявлений развития регулируемого электропривода является тенденция к упрощению кинематических схем машин и механизмов, за счет создания безредукторного электропривода, в котором должны использоваться специальные тихоходные двигатели. Уже имеются и применяются тихоходные двигатели, имеющие номинальную скорость вращения 18 – 120 об/мин. Область применения – мощные электроприводы прокатных станов, шахтных подъемных машин, основных механизмов экскаваторов, скоростных лифтов.
Задачей курса “Теория электромеханических систем” является изучение общих физических закономерностей свойственных электроприводам любого назначения. В результате изучения этого курса студент должен научиться объяснять характер процессов в электроприводах и зависимостей, их описывающих, получить практические навыки расчета статических характеристик, переходных процессов и нагрузочных диаграмм электропривода, выбирать электродвигатели по мощности, выбирать преобразователи, рассчитывать энергетические показатели.