Основные понятия и определения

Общие положения

Электроприводом называется электромеханическая система, предназначенная для приведения в движение рабочих органов машин и механизмов и управления их технологическим процессом, состоящая из электродвигателя, преобразовательного устройства, устройства управления и передаточного устройства.

Функциональная схема автоматизированного электропривода представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Функциональная схема автоматизированного электропривода.

На рис. 1.1. приняты следующие обозначения:

ПрУ — преобразовательное устройство;

СПУ — силовое преобразовательное устройство;

ИСУ — информационная система управления;

ЭМП — электромеханический преобразователь;

РД — ротор двигателя;

ПУ — передаточное устройство;

ИМ — рабочий орган исполнительного механизма;

ЗУ — задающие устройства;

ДОС — датчики обратной связи;

- напряжение, частота и ток, потребляемый электроприводом из сети;

- напряжение, частота и ток обмоток статора двигателя переменного тока;

- электромагнитный момент и скорость вращения магнитного поля, созданного обмотками статора;

- момент и скорость вращения двигателя;

- момент и скорость вращения рабочего органа исполнительного механизма;

- задающие сигналы: задающее напряжение, опорное напряжение, напряжение смещения.

Из определения понятия «Электропривод» и его функциональной схемы следует, что электропривод состоит из четырех основных частей:

• • электрического двигателя;
• • силового преобразовательного устройства;
• • передаточного устройства;
• • системы управления.

Вначале рассмотрим коротко составные части электропривода.

Электрические двигатели предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. На рис. 1.1 электрический двигатель состоит из двух частей: электромеханического преобразователя энергии ЭМП, преобразующего электрическую энергию в электромагнитную, и ротора двигателя РД, в котором электромагнитная энергия преобразуется в механическую. Двигатель развивает момент М на вазу ротора, который вращается с угловой скоростью ?.

По роду потребляемого тока электрические машины делятся:

• • на двигатели постоянного тока;
• • двигатели переменного тока.

Различают следующие электродвигатели постоянного тока:

• • независимого возбуждения;
• • параллельного возбуждения;
• • последовательного возбуждения;
• • смешанного возбуждения;
• • с возбуждением от постоянных магнитов;
• • с полым немагнитным якорем;
• • с печатным якорем;
• • с полупроводниковым коммутатором;
• • магнитогидродинамические электродвигатели и т. д.

Электроприводы переменного тока могут быть реализованы на базе следующих электродвигателей:

• • асинхронных с короткозамкнутым ротором;
• • асинхронных с фазным ротором;
• • синхронных с независимым возбуждением;
• • синхронных с постоянными магнитами;
• • однофазных асинхронных двигателей;
• • двойного питания;
• • реактивных синхронных;
• • синхронных гистерезисных;
• • редукторных;
• • линейных;
• • коллекторных переменного тока;
• • электровибрационных;
• • емкостных и т. д.

Силовые преобразовательные устройства (СПУ) могут быть выполнены на базе следующих устройств:

• • электромашинных преобразователей;
• • электромагнитных преобразователей;
• • полупроводниковых преобразователей.

Передаточные устройства (ПУ) предназначены для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному механизму ИМ и согласования вида и характера движения электродвигателя и рабочего органа исполнительного механизма. Наиболее характерные типы передаточных устройств:

• • редукторы;
• • цепные передачи;
• • ременные передачи;
• • планетарные системы;
• • кулисные механизмы;
• • шарико-винтовая передача;
• • электромагнитные муфты скольжения и т. д.

Системы управления электропривода представляют собой совокупность управляющих и информационных систем, предназначенных для управления электроприводом с целью обеспечения заданного движения рабочего органа исполнительного механизма. Принципиально системы управления различаются по уровню основных функций, которые они выполняют:

• • пуск, реверс, торможение, а также поддержание угловой скорости с невысокой точностью в статике и динамике. Такую функцию выполняют разомкнутые релейно-контакторные системы управления электроприводов постоянного и переменного тока;
• • поддержание скорости с высокой точностью в статике, а также формирование требуемых переходных процессов. Такую функцию выполняют системы преобразователь-двигатель с различными обратными связями, например, по скорости, току двигателя, напряжению преобразователя;
• • слежение за любыми, произвольно изменяемыми входными воздействиями. Эту функцию выполняют следящие системы;
• • отработка заданной программы. Такую функцию выполняют системы программного управления;
• • выбор оптимальных режимов работы. Эту функцию выполняют адаптивные системы управления — автоматически изменяющие свою структуру или параметры системы управления с целью, например, выработки оптимальных режимов работы.

Выбор системы управления определяется как технологическим процессом, так и технико-экономическими обоснованиями.