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

68 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

51246. Технические средства автоматики и управления. Методические указания 1.58 MB
  Рабочие диапазоны и уровни уставки срабатывания реле настраиваются для каждого канала независимо. по 2 на канал; Настройка уровней срабатывания реле производится независимо для каждого канала; Тип встроенного дисплея: жидкокристаллический с подсветкой; Геометрические размеры дисплея регистратора: 80 х 120 мм; Степень защиты: блока коммутации: IР65; регистратора: IР30; 2. При настройке блока коммутации устанавливаются: тип подключаемого датчика для каждого канала; градуировочные характеристики и рабочие диапазоны подключаемых...
51247. Программирование в системе Delphi. Методические указания 294.5 KB
  В то же время имеются существенные трудности при изложении соответствующего материала в рамках отводимых программой часов. Поэтому основной целью данных методических указаний является подробное изложение модельных примеров написания лабораторных работ с целью предоставления работоспособного шаблона приложения, который можно (после изучения компонент, отвечающих за его функциональность) использовать в собственном рабочем проекте.
51248. Основи радіоелектроніки. Методичні вказівки 1.56 MB
  Обидва ці закони являють собою лінійні залежності і їх використання приводить до лінійних алгебраїчних рівнянь. Використання нелінійних систем разом з вузькосмуговими лінійними фільтрами які виділяють окремі гармонічні складові або групи гармонік дозволяє здійснювати такі перетворення як випрямлення змінного струму помноження частоти сигналу а також модуляцію перетворення частоти та детектування котрі широко застосовуються при передачі інформації по каналам звязку. В його складі будуть тепер присутні не лише вищі гармоніки вхідних...
51251. ПОВЕРКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МЕТРАН-100 82 KB
  МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ Методика поверки поставляемая производителем совместно с калибраторами Метран 515 и с датчиками давления предусматривает следующие условия ее проведения: При проведение поверки должны быть соблюдены следующие условия: температура окружающего воздуха должна быть в пределах 2020С; барометрическое давление должно быть в пределах 680780 мм рт. Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы: калибратор должен быть выдержан в условиях поверки не менее 2х часов; модуль...
51252. Расчет основных характеристик сети подвижной радиосвязи. Методические указания 429 KB
  На втором четырехчасовом занятии курсант: Снимает на кальку кроки местности с топокарты; Восстанавливает необходимые профили рельефа местности; Определяет эффективную высоту размещения фазового центра антенны станции радиодоступа; По формуле Хата рассчитывает зависимость величины затухания сигнала на границе зоны покрытия от величины радиуса зоны покрытия; Строит график полученной зависимости на миллиметровке; Из первого уравнения передачи определяет допустимую величину затухания сигнала на трассе; Определяет из графика радиус зоны покрытия...
51254. Кинематика материальной точки 47 KB
  Изучил основы теории погрешностей и методов обработки экспериментальных результатов. Научился определять кинематические харрактеристики по стробоскопическим фотографиям