Структура и основные элементы электрического привода

В настоящее время электропривод занял господствующее положение в народном хозяйстве и потребляет порядка 2/3 всей производимой электрической энергии в стране, что составляет около 1,5 трл. кВт/ч.

Согласно ГОСТ Р 50 369−92 «Электропривод. Термины и определения» электрическим приводом называется электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов (НО) рабочей машины (РМ) и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Структурная схема понятия электрического привода представлена на рис. 2.

Составными частями структурной схемы являются:

Преобразовательное устройство (преобразователь электроэнергии) — это электротехническое устройство, преобразующее электрическую энергию с одними значениями параметров или показателей качества в электрическую энергию с другими значениями параметров или показателей качества.

Согласно ГОСТ 18 311–80, преобразование параметров может осуществляться по роду тока, напряжению, частоте, числу фаз, фазе напряжения.

Преобразователи классифицируются по следующим признакам:

• — по роду тока — постоянного и переменного тока;
• — по элементной базе — тиристорные и транзисторные.

Рис. 2. Структурная схема автоматизированного электропривода

Электродвигательное устройство — электродвигатель (электромеханический преобразователь) — это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую или механической в электрическую.

Электродвигатели могут быть переменного и постоянного тока.

Электродвигатель, обладающий обратным действием, т. е. преобразующий электрическую энергию в механическую и механическую энергию в электрическую, называется электрической машиной.

По мощности электрические машины можно условно разделить на:

• — микромашины — до 0,6 кВт;
• — машины малой мощности — до 100 кВт;
• — машины средней мощности — до 1000 кВт;
• — большой мощности — свыше 1000 кВт.

По частоте вращения:

• — тихоходные — до 8,33 с'¹ (500 об/мин);
• — средней скорости — до 25 с" ¹ (1500 об/мин);
• — быстроходные — до 50 с'¹ (3000 об/мин);
• — сверхбыстроходные — до 2500 с*¹ (150 000 об/мин).

По номинальному напряжению двигатели бывают:

• — низковольтные (до 1000 В);
• — высоковольтные (выше 1000 В).

Управляющее информационное устройство предназначено для формирования управляющих воздействий в электроприводе и представляет собой совокупность функционально связанных между собой электромагнитных, электромеханических, полупроводниковых элементов. В простейшем случае управляющее устройство может сводится к обычному рубильнику, включающему электродвигатель в сеть. Высокоточные электроприводы содержат в управляющем устройстве микропроцессоры и ЭВМ. Информационное устройство предназначено для получения, преобразования, хранения, распределения и выдачи информации о переменных электропривода, технологического процесса и сопредельных систем для использования в системе управления электроприводе и внешних информационных системах.

Передаточное устройство состоит из механической передачи и устройства сопряжения. Механическая передача — это механический преобразователь, предназначенный для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу рабочей машины и согласованию вида и скоростей их движения. Устройство сопряжения — это совокупность электрических и механических элементов, обеспечивающих взаимодействие электропривода с сопредельными системами и отдельных частей электропривода между собой. В качестве передаточного устройства могут выступать редукторы, клиноремённые и цепные передачи, электромагнитные муфты скольжения и т. п.

Рабочая машина — это машина, осуществляющая изменение формы, свойств, состояния и положения предмета труда. Исполнительный орган рабочей машины — это движущийся элемент рабочей машины, выполняющий технологическую операцию.

Данные определения необходимо дополнить следующими элементами.

Система управления электропривода — это совокупность управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения электропривода, предназначенных для управления электромеханическим преобразованием энергии с целью обеспечения заданного движения исполнительного органа рабочей машины.

Система управления электроприводом — это внешняя по отношению к электроприводу система управления более высокого уровня, поставляющая необходимую для функционирования электропривода информацию.