Классификация, структуры и состав электромашинных исполнительных механизмов

Классификация электромашинных ИМ.

Электромашинные ИМ (электроприводы) можно классифицировать по различным признакам (рис.1.2).

По роду тока электродвигателя. В ИМ постоянного тока применяются коллекторные и бесконтактные двигатели постоянного тока, в ИМ переменного тока – асинхронные и синхронные двигатели.

По характеру движения. Вращательные ИМ приводятся в движение вращающимися двигателями, прямоходные ИМ – вращающимися двигателями с механическими преобразователями вращательного движения в возвратно-поступательное или непосредственно линейными двигателями. Каждый из этих ИМ может быть непрерывным или дискретным. В ИМ непрерывного действия в установившемся режиме подвижные части находятся в состоянии непрерывного движения, в дискретном – в состоянии дискретного (шагового) движения.

Рис.1.2

По степени управляемости. Нерегулируемый ИМ предназначен для приведения в действие РО объекта управления с одной рабочей скоростью; параметры ИМ (например скорость, момент и др.) изменяются только в результате возмущающих воздействий. Регулируемый ИМ может приводить в действие РО с изменяемой скоростью; параметры ИМ изменяются под воздействием управляющего устройства.

По степени автоматизации. Автоматизированным называется регулируемый ИМ с автоматическим регулированием параметров. К этому типу относятся программно-управляемые, следящие и адаптивные ИМ. В программно-управляемом ИМ управление движением РО осуществляется по закону, определенному заранее и заданному программой. Частным случаем таких ИМ можно считать позиционный ИМ, предназначенный для перемещения РО из одного фиксированного положения в другое. Следящий ИМ автоматически отрабатывает перемещение РО в соответствии с произвольно меняющимся задающим сигналом. Адаптивный ИМ обладает способностью автоматически избирать структуру и(или) параметры системы управления при изменении условий работы объекта управления с целью выработки оптимального режима.

Автоматизированный ИМ в большинстве случаев является замкнутым, т.е. действующим на основе принципа обратной связи. Исключение составляет автоматизированный дискретный ИМ с шаговыми двигателями, который может быть разомкнутым. Неавтоматизированный ИМ имеет ручное управление.

Требования к электромашинным исполнительным механизмам.

Основные требования к большинству электромашинных ИМ можно сформулировать так:

• минимальные габариты электродвигателя при высоких значениях вращающего момента и мощности;

• значительные допустимые перегрузки привода в кратковременном и повторно-кратковременном режимах работы;

• широкий диапазон регулирования скорости;

• высокая стабильность характеристик, в первую очередь силового преобразователя, датчиков скорости и положения (перемещения);

• высокое быстродействие при апериодическом характере переходных процессов разгона и торможения;

• высокое быстродействие при включении и сбросе нагрузки и при реверсе под нагрузкой;

• высокая равномерность движения при различной нагрузке на всех скоростях, вплоть до самых малых;

• удобство конструктивной установки двигателей и встройки силовых преобразователей и вспомогательных блоков управления в шкафы управления объектом в целом;

• малые габаритные размеры и расход активных, особенно дефицитных, материалов;

• высокая надежность и ремонтопригодность, существенная унификация узлов, простота наладки и эксплуатации;

• малая стоимость и энергоемкость.

Очевидно, что совмещение всех перечисленных требований в одном устройстве принципиально невозможно. Поэтому при проектировании и применении исполнительных механизмов в каждом конкретном случае удовлетворение одних требований достигается в ущерб другим. Это значит, что при создании ИМ должна решаться задача оптимизации с конкретными ограничениями, вытекающими из общих требований.