1 Сучасний електропривод, його особливості, стан і напрямки розвитку
1.1 Елементи автоматизованого електропривода
Усе різноманіття елементів ЕП поділяють на дві групи:
- силові елементи (через них проходить основний потік енергії);
- елементи керування (призначені для перетворення, підсилення і передачі сигналів керування, до них відносять також елементи захисту, сигналізації й індикації).
1.1.1 Силові елементи
Електромашинні джерела напруги:
- генератори;
- електромашинні підсилювачі.
Силові перетворювачі (електромашинні та статичні):
- перетворювачі змінної напруги у постійну (випростувачі, регулівні й нерегулівні);
- перетворювачі постійної напруги у змінну (інвертори);
- перетворювачі постійної наруги у постійну (імпульсні перетворювачі);
- перетворювачі змінної напруги у змінну (перетворювачі частоти при нерегулівній та регулівній частоті).
Електричні двигуни:
постійного струму;
змінного струму;
крокові двигуни.
Електричні апарати (контактні й безконтактні):
контактори й магнітні пускачі;
автоматичні вимикачі;
вимикачі й перемикачі;
запобіжники.
Елементи механічної частини електропривода:
передачі;
перетворювальні ланки.
Електромагнітні муфти:
з механічним зв’язком;
зі зв’язком електромагнітним полем.
1.1.2 Елементи керування
Електричні апарати (контактні й безконтактні):
вимикачі й перемикачі;
універсальні перемикачі;
кнопки керування;
реле;
командоапарати;
запобіжники.
Давачі:
положення;
швидкості;
струму;
напруги;
момента й таке інше.
Електричні машини систем автоматики:
силові й виконавчі двигуни;
сельсини;
тахогенератори;
обертові трансформатори;
електромеханічні пристрої гіроскопічних систем.
Коректувальні елементи:
пропорційні (R, потенціометри);
інерційні (RC,
,
обертові трансформатори);інтегрувальні (RC, тахогенератори);
диференціювальні (RC, тахогенератори).
Блочні елементи керування:
аналогові;
цифрові;
мікропроцесори;
ЕОМ.
1.2 Особливості й тенденції розвитку сучасного електропривода
Індивідуальний автоматизований ЕП зараз має надзвичайно широке застосування в усіх сферах життя та діяльності людини.
Завдяки вищеназваним властивостям ЕП удосконалення технічних показників його у всіх галузях застосування є основою технічного прогресу.
Широчинь застосування ЕП визначає винятково, широкий діапазон потужностей ЕП (від тисячної частки вата до десятків тисяч кіловатів). Наприклад, потужність ЕП деяких медичних зондів й медичних інструментів складає усього 0,003 Вт, а потужність ЕП прокатних станів більше 10 000 кВт.
Унікальні за продуктивністю промислові установки, такі як:
металургійні прокатні стани;
шахтні піднімальні машини;
екскаватори гірничо-добувної промисловості;
важкі монтажні та будівельні крани;
- протяжні й високошвидкісні конвеєрні установки;
- важкі металорізальні верстати й оброблювальні центри й таке інше.
Устатковуються вони надпотужними ЕП з застосуванням унікальних електричних машин, перетворювачів й керуючих пристроїв. Керуючі пристрої забезпечують широкі можливості регулювання потоку електричної енергії, що надходить в електричний двигун, з метою регулювання координат, керування рухом ЕП й параметрами технологічного процесу.
Керуючий пристрій ЕП будується на основі використання електроніки й мікроелектроніки. Сучасні керуючі пристрої головним чином мікропроцесорні або мають ЕОМ.
У всьому діапазоні потужності ЕП знаходять застосування сучасні системи програмного керування, пристрої оптимізації роботи ЕП й виробничого механізму за тими чи іншими критеріями, використовуються принципи адаптивного автоматичного керування.
ЕП є основою комплексної механізації і автоматизації. У сучасній ієрархії керування технологічними процесами ЕП займає нижчу ступінь, на якій вироблені вищими рівнями командні сигнали матеріалізуються у переміщення (механічний рух) виконавчих механізмів, у тому числі й автоматичній роботі їх за закладеними в систему керування ЕП жорсткими або адаптивними програмами.
Тому фізичні властивості ЕП, його регулівні можливості, особливо у сучасних технологіях, мають вирішальне значення.
Однією з проблем виробництва є енергозбереження, а оскільки споживання ЕП складає приблизно 50% усієї виробленої електроенергії, то проблема підвищення економічності ЕП є одним з основних напрямків їх створення та експлуатації.
Сучасному ЕП також притаманні такі тенденції розвитку.
1 тенденція. Розширення сфери застосування регулівного ЕП в останній час в основному за рахунок використання ЕП змінного струму з мікропроцесорним керуванням. Крім того, утворення нових напрямків та галузей діяльності людини розширює сферу застосування спеціальних ЕП (побут, побутова техніка, космос, освоєння світового океану і морських глибин і таке інше) [3].
2 тенденція. Удосконалення ЕП пов’язане з науко-технічним прогресом, особливо досягнення матеріалознавства та мікроелектроніки. Розробка електродвигунів нових серій, особливо змінного струму та крокових електроприводів [4, 5].
3 тенденція. Підвищення технологічних вимог до динамічних та точністних показників ЕП, розширення та ускладнення функцій ЕП, особливо пов’язаних з керуванням технологічними процесами.
4 тенденція. Підвищення рівня автоматизації стимулює створення роботів, маніпуляторів, гнучких автоматичних ліній і виробництв.
5 тенденція. Уніфікація елементної бази ЕП, створення комплектних ЕП на базі модульно-блочного принципу, мікропроцесорних ЕП.
6 тенденція. Спрощення механічної частини ЕП, спрощення їх кінематичного ланцюга за рахунок удосконалення функцій регулювання безпосередньо електромашинного перетворювача. Створення лінійних та зворотньо-поступальних необертових електричних двигунів. Конструктивне поєднання двигуна й виконавчого механізму. Вбудова електродвигуна у механічну конструкцію механізму і таке інше.