67517

Электропривод как система. Классификация электроприводов. Общие требования к электроприводу. Состав электропривода и назначение его элементов

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Электрический привод совокупность электродвигательного устройства ЭД передаточного устройства ПУ управляющего устройства УУ усилительно-преобразовательного устройства УПУ и информационного устройства ИУ см. Функциональная схема электропривода Информационное устройство ИУ содержит датчики сигналов.

Русский

2014-09-11

94.5 KB

67 чел.

ЛЕКЦИЯ 1

Электропривод как система. Классификация электроприводов.

Общие требования к электроприводу

Состав электропривода и назначение его элементов

Электрический привод – совокупность электродвигательного устройства (ЭД), передаточного устройства (ПУ), управляющего устройства (УУ), усилительно-преобразовательного устройства (УПУ) и информационного устройства (ИУ) (см. рис.1.1). Он предназначен для вращения или перемещения исполнительного механизма (ИМ) (объекта управления (ОУ)) по определенному закону с помощью электрической энергии, поступающей из сети.

Рис. 1.1. Функциональная схема электропривода

Информационное устройство ИУ содержит датчики сигналов. Датчик – устройство, преобразующее ту или иную физическую величину в электрический сигнал, удобный для применения или преобразования. Наиболее часто используются сигналы, пропорциональные углу поворота ИМ α, частоте вращения ω  и току обмотки электродвигателя i . Управляющее устройство УУ сравнивает эти сигналы с входными воздействиями α0 , ω0, пропорциональными требуемым значениям угла и частоты вращения, и выдает управляющий сигнал  uу. 

УПУ  усиливает  слабый сигнал uу  по току и по напряжению (т.е. по мощ-

ности) и может изменять форму и вид напряжения. Например, выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное. Инвертор напряжения (статический преобразователь) преобразует постоянное напряжение в переменное.

Отметим, что в общем случае могут быть различные сочетания между сигналом uу, напряжением сети uс и напряжением двигателя u. Например, сигнал uу может быть цифровой, сеть – однофазного переменного тока, а электродвигатель – шаговый, требующий импульсного питания. Можно сказать, что на УПУ сливаются информационный и энергетический потоки. Информационный сигнал  uу  регулирует поток энергии от сети к электродвигателю.

Все элементы электрического привода можно условно разделить на силовые и информационные. Информационное устройство ИУ и управляющее устройство УУ служат для получения и преобразования информации. Мощность этих устройств мала и составляет доли ватта или несколько ватт. Усилительно-преобразовательное устройство УПУ, электродвигатель ЭД, передаточное устройство ПУ и исполнительный механизм ИМ образуют силовую часть привода, где главным является преобразование и передача энергии.

ЭД преобразует электрическую энергию (напряжение u, ток i) в механическую энергию (частота вращения ωд , момент Мд). Обычно используются электродвигатели вращательного движения, но иногда применяются двигатели поступательного движения – линейные двигатели, электромагниты.

Передаточное устройство ПУ передает механическую энергию от ЭД к ИМ, если они удалены в пространстве, изменяет характер движения (вращательное – поступательное или наоборот) и согласует механические характеристики ЭД  ωд(Мд)  и объекта управления ОУ ω(М). Например, редуктор уменьшает скорость вращения и увеличивает момент, а мультипликатор увеличивает частоту вращения и уменьшает момент.

В результате исполнительный механизм перемещается или вращается по закону, близкому к задающему воздействию. Обычно требуется выполнение равенства

α = α0  или   ω = ω0.

Классификация электроприводов

В зависимости от формы напряжения питающей сети различают электроприводы постоянного тока и переменного тока. Другая классификация за основу принимает тип исполнительного двигателя. Различают электроприводы постоянного тока, асинхронные приводы, синхронные приводы, шаговые приводы (с дискретным движением) и электромагнитные приводы. Электропривод без редуктора с электродвигателем, момент которого пропорционален питающему напряжению, называется моментным.

Если электропривод имеет синхронный двигатель, дискретный датчик положения ротора и ключевой усилитель, говорят о бесконтактном двигателе постоянного тока (БДПТ). Если используется непрерывный датчик угла (сельсин или синусно-косинусный вращающийся трансформатор), а также пропорциональный усилитель мощности (непрерывный или с широтно-импульсной модуляцией), имеем вентильный электропривод (привод с ВД).

Если датчики сигналов отсутствуют и нет обратной связи ИУ – УУ, то электропривод называется разомкнутым, в противном случае – замкнутым или автоматизированным.

Если в автоматизированном электроприводе задающий сигнал остается постоянным достаточно длительное время, говорят о регулируемом приводе. Если закон изменения угла α0(t)  или частоты вращения ω0(t)  известен заранее, имеем электропривод программного движения. В случае, когда α0(t) или ω0(t)   представляют собой случайные процессы, электропривод является следящим.

Если заданы начальное и конечное состояния электропривода, а закон промежуточного движения может быть произвольным, говорят о приводе для отработки больших рассогласований. Такое движение характерно для роботов и манипуляторов. Наконец, если объект управления должен совершать  периодическое  движение,  при котором  просматривается одномерная или двумерная область, имеем сканирующий электропривод.

По функциональному назначению электроприводы делят на главные и вспомогательные. Главный привод обеспечивает движение исполнительного (рабочего) органа (РО), т.е. основную операцию технологического процесса. Вспомогательный привод обеспечивает движение вспомогательных органов машины. Например, на токарном станке главный привод обеспечивает вращательное движение обрабатываемой заготовки, а вспомогательный – поступательное движение резца вдоль детали (продольная подача). Такие приводы называют приводами подач.

По способу разделения энергии электроприводы делят на:

1) групповые с разветвленной сетью ПУ от одного двигателя, через которую движение передается нескольким рабочим машинам (РМ)  или нескольким РО одной РМ.

2) индивидуальные, обеспечивающие движение только одного исполнительного органа РМ. Если каждый РО приводится в движение одним ЭД, то индивидуальный электропривод называется однодвигательным (одиночным). Многодвигательный индивидуальный электропривод характеризуется тем, что несколько ЭД, механически связанных между собой, совместно работают на общий вал одной машины или ее РО;

3) взаимосвязанные, обеспечивающие для нескольких связанных между собой (электрически или механически) электроприводов заданный закон управления технологическим процессом. К взаимосвязанному электроприводу можно отнести систему синхронизации вращения нескольких ЭД, в которой используется специальная схема электрической связи, называемая электрическим валом.

По характеру движения электродвигателя бывают электроприводы вращательного и поступательного движения.

По характеру движения различают электроприводы непрерывного и дискретного действия (с шаговыми двигателями).

По направлению вращения различают электроприводы реверсивные, обеспечивающие движение в двух направлениях, и нереверсивные (однонаправленные) соответственно.

По способу управления можно выделить ЭП с ручным управлением, когда все управление совершает оператор, с автоматизированным управлением, когда оператор управляет лишь частью процесса, и автоматическим управлением, которое происходит без участия человека.

Различают также электроприводы с местным и дистанционным управлением, по радио или по каналам проводной связи.

 Общие требования к электроприводу 

Сформулируем общие требования к электроприводу как к системе, ответственной за управляемое электромеханическое преобразование энергии.

Прежде всего, это надежность. Электропривод обязан выполнять заданные функции в оговоренных условиях в течение определенного времени.

Второй показатель, точность, относится к главной функции электропривода – осуществлять управляемое движение с малой статической и динамической погрешностью.

Третий показатель – быстродействие, т. е. способность системы достаточно быстро реагировать на входные воздействия, малое время переходного процесса,

Четвертый показатель – качество динамических процессов, т. е. обеспечение определенных закономерностей их протекания во времени. Это плавность движения, быстрое затухание колебаний

Пятый показатель – энергетическая эффективность. Поскольку любой процесс передачи и преобразования энергии сопровождается ее потерями, важно, какова удельная доля этих потерь. Коэффициент полезного действия ЭП должен быть высоким.

Шестой показатель – совместимость электропривода с системой электроснабжения и информационной системой более высокого уровня. В состав электропривода входят полупроводниковые преобразователи, генерирующие высшие гармоники тока, которые снижают качественные показатели электроэнергии в сети.

В качестве седьмого показателя выступает ресурсоемкость, т. е. материалоемкость  и  энергоемкость, заложенные  в  конструкцию и технологию производства,  трудоемкость  при  изготовлении,  монтаже,  наладке, эксплуатации,

ремонте.

Важные для практики показатели: комплектность, заводская готовность,  эргономические, дизайнерские характеристики, удобство и эффективность эксплуатации, ремонтопригодность, социальные свойства.

Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте состав и назначение электрического привода.

2. Объясните назначение основных частей электропривода.

3. Приведите примеры усилительно-преобразовательных устройств.

4. Перечислите возможные функции передаточного устройства.

5. Дайте классификацию электроприводов по тину двигателя и по форме напряжения в сети.

6. Приведите примеры датчиков, используемых в электроприводах.

7. Дайте определения групповым, индивидуальным и  взаимосвязанным электроприводам.

8. Перечислите основные показатели, входящие в требования к электроприводу.

ω0

α0

uу

ωд

α,ω

α, ω, i

i

u

МД

М

ИУ

(ОУ)

ИМ

ПУ

ЭД

УПУ

УУ

Сеть


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85454. Чарівник приходить до того, у кого добре серце 26.5 KB
  Мета: удосконалювати навички свідомого і швидкого читання; вчити визначати головну думку казки; збагачувати словниковий запас новими словами; розвивати зв’язне мовлення учнів вміння характеризувати героїв вміння аналізувати; виховувати доброту чуйність любов до братів наших менших.
85455. З історії міста Києва Н. Забіла. Старовинне місто 55 KB
  Розширити уявлення про історичне минуле. Вчити працювати з художньо-пізнавальним текстом (структурувати текст, визначати події, основні назви), ставити запитання до тексту. Розвивати мовлення, уміння переказувати; зіставляти відоме і невідоме; розвивати допитливість.
85456. «З любов’ю до рідної землі». Підсумок теми. М. Познанська «Спасибі людям, що зростили ліс» 58.5 KB
  Вчити правильно і виразно читати вірші, доводити свої міркування; розвивати в учнів допитливість, інтерес до навколишнього світу, виховувати любов до природи. Картки, комп’ютер, магнітофон, наочність, портрет...
85457. Леся Українка «Біда навчить» 167 KB
  Серед лиха співати пісні Без надії таки сподіватись Буду жити Геть думи сумні Як це повязано з нашою казкою яку ми розпочали вивчати Горобчику також довелось посумувати перш ніж він став мудрим. Пригадайте нашого горобчика перегляд фрагменту мультфільму Некмітливий горобець.
85458. ВИДИ КАЗОК. СКЛАДАННЯ КАЗОК ЗА ОПОРНОЮ СХЕМОЮ 39.5 KB
  Оголошення теми уроку. Добрий день. Сьогодні у нас цікава і незвичайна тема уроку. Ми будемо грати у казку, ознайомимося з видами казок і створимо свою власну казку за опорною схемою. Розповідь вчителя з елементами бесіди (презентація проекту).
85459. «Путешествие в Книгоград» (экскурсия в библиотеку) 55 KB
  Умными словами недаром сказано: Всем лучшим книге мы обязаны Книги читают стар и млад Книжке хорошей каждый рад. Книги читаю значит мыслю Мыслю значит живу а не кисну. Что же в них хранили Книги В Египте написанные на папирусе в Междуречье выцарапанные на глиняных табличках в Индии составленные...
85460. Чарівна осінь 64 KB
  Мета: Удосконалювати навички виразного читання збагачувати лексичний запас учнів; учити порівнювати художні твори; формувати естетичні смаки; розвивати уяву спостережливість; виховувати бережливе ставлення до природи. Мотивація навчальної діяльності: а Виразне читання вірша вчителем...
85461. М.Коцюбинський. Харитя 52 KB
  Мета. Удосконалювати навички виразного читання; розвивати вміння орієнтуватися у структурі оповідання, придумувати заголовки, розвивати навички елементарного аналізу художнього твору, давати характеристику дійовим особам твору, збагачувати словниковий запас, розвивати мовлення...
85462. Життєвий і творчий шлях І.Я.Франка. І.Я.Франко «Дивувалася зима» 43.5 KB
  Мета. Поглибити знання учнів про життя і творчість Івана Яковича Франка; вчити виразно читати вірші, формувати вміння аналізувати віршовані твори, виховувати через образне слово почуття любові до свого народу, до України, рідної мови.