Электропривод. Основные понятия и определения. Структура электропривода. Основные тенденции развития электропривода. Требования, предъявляемые к электроприводам. Классификация электроприводов.
Электроприводом называют электромеханическую систему, представляющую из себя совокупность электромеханических, механических, электрических и электронных устройств, предназначенных для преобразования электрической энергии в механическую с целью приведения во вращение исполнительного органа производственного механизма ИОПМ в соответствии с требованиями технологического процесса.
Электропривод ЭП может быть представлен в виде следующих структурных схем:
1) Элементная структурная схема;
2) Системная структурная схема.
На элементной структурной схеме представлены основные элементы, входящие в состав ЭП, и связи между ними. В общем виде она имеет вид, показанный на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Элементная структурная схема ЭП
На схеме показано:
1 – преобразовательное устройство, предназначенное для преобразования электрических параметров питающей сети в электрическую энергию с другими параметрами (например, изменение рода и величины тока и напряжения, изменение частоты напряжения и тока, изменение фазы и т. п.). Под преобразовательными устройствами понимают силовые трансформаторы, управляемые и неуправляемые выпрямители, инверторы, частотные преобразователи, фазосдвигающие устройства и т. д.
|
|
2 – электродвигательное устройство или электромеханический преобразователь ЭМП. Это основной элемент ЭП, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. Обычно это электродвигатель, в частном случае – электромагнит.
3 – передаточное устройство, предназначенное для согласования скорости вращения электродвигательного устройства и ИОПМ – 5. В качестве передаточного устройства могут быть использованы муфты, редукторы и т. п.
4 – управляющее устройство, которое управляет работой отдельных элементов ЭП в соответствии с технологическим процессом.
Кроме этого существует системная структурная схема ЭП (рисунок 1.2), на которой ЭП представлен как сложная система, которая с одной стороны включает в себя различные по физической сущности и роду выполняемых задач подсистемы, а с другой стороны является частью еще более сложной системы. При этом ЭП представляется в виде двух подсистем (каналов). По первому каналу осуществляется транспорт потока энергии. По второму каналу – управление этим потоком энергии, а также сбор информации о состоянии первого канала. Первый канал носит название силовой канал ЭП, а второй – информационный канал ЭП.
|
|
– информационный канал
– силовой канал
ИК – информационный канал
КУ – канал управления
Рисунок 1.2 – Системная структурная схема ЭП
Силовой канал ЭП включает в себя входные устройства, связывающие электрическую сеть («сосед слева») с электрическим преобразователем, который служит для преобразования электрической энергии с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами.
Электромеханический преобразователь ЭМП – основной элемент электрического привода, предназначенный для преобразования электрической энергии в механическую. В дальнейшем под термином ЭМП будем подразумевать электродвигатель вращательного движения.
Механический преобразователь МП предназначен для согласования скоростей вращения вала электромеханического преобразователя и вала исполнительного органа производственного механизма ИОПМ.
При этом слева силовой канал связан с системой электроснабжения СЭС (сосед слева), справа – с технологической установкой (сосед справа).
Силовой канал в свою очередь состоит из двух подканалов:
1. Электрическая часть силового канала электропривода, в которую входят входные устройства, электрический преобразователь и часть электромеханического преобразователя (коммутирующие устройства электродвигателя, обмотки статора, ротора и т. д.);
2. Механическая часть силового канала электропривода, в которую входят часть электромеханического преобразователя (вал, подшипники и т. д.), механический преобразователь, а также вращающиеся части ИОПМ.
Информационная часть канала электропривода состоит из двух подканалов:
1) Собственно информационный канал, по которому осуществляется сбор и обработка информации о внутреннем состоянии информационного канала;
2) Канал управления, по которому осуществляется передача управляющих сигналов на отдельные элементы силового канала.
Кроме того, информационный канал содержит измерительный преобразователь (ЦАП, АЦП), связывающий с каналом связи, который в свою очередь входит в состав АСУ верхнего уровня («сосед сверху»).
Основными тенденциями в развитии ЭП являются:
a) Расширение его функциональных возможностей;
b) Улучшение его показателей:
- классических,
- технико-экономических
- потребительских;
c) Экономное расходование электроэнергии и других ресурсов.
К основным требованиям, предъявляемым к ЭП можно отнести:
· Точность;
· Быстродействие;
· Качество протекания динамических процессов;
· Совместимость ЭП с соседями слева, справа и сверху;
· Ресурсоемкость ЭП.
Классификация электроприводов. Они могут классифицироваться по следующим признакам:
1. По роду движения
a) ЭП вращательного движения (перемещения);
b) ЭП поступательного перемещения;
c) ЭП положения.
2. По роду тока и напряжения
a) ЭП переменного тока;
b) ЭП постоянного тока.
3. По назначению
a) ЭП общепромышленного назначения;
b) ЭП специального назначения.
4. По мощности
a) ЭП малой мощности (до 10 кВт);
b) ЭП средней мощности (от 10 кВт до 500 кВт);
c) ЭП большой мощности (от 500 кВт до 50 МВт).
5. По степени автоматизации
a) Нерегулируемые ЭП;
b) Регулируемые или автоматизированные ЭП;
c) Программно управляемые ЭП.
Силовой канал электропривода, представленный на рисунке 1.3, состоит из двух частей:
1) Электрической части силового канала электропривода;
2) Механической части силового канала электропривода.
Технологическая
установка
Рисунок 1.3 – Силовой канал электропривода