Что такое электрический привод

Любая машина состоит из трех основных частей: двигателя, передаточного механизма к исполнительного органа. Для того чтобы технологическая машина выполняла свои функции, её исполнительные органы должны выполнять вполне определенные перемещения, которые осуществляются с помощью привода.

В общем случае привод может быть ручной, конный, механический, а также от ветряного двигателя, водяного колеса, паровой или газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания, пневматического, гидравлического или электрического двигателя. Привод является основным структурным элементом любой технологической машины, его основная задача — обеспечить требуемое перемещение исполнительного органа машины по заданному закону. Современную технологическую машину можно представить как комплекс взаимодействующих приводов объединенные системой управления, обеспечивающей исполнительным органам требуемые перемещения по сложным траекториям.

В процессе развития промышленного производства электрический привод занял в промышленности и в быту первое место по количеству и суммарной установленной мощности двигателей. В любом электроприводе можно выделить силовую часть, по которой энергия передается от двигателя исполнительному органу, и систему управления, обеспечивающую требуемое его перемещение по заданному закону.

Определение электропривода с развитием техники уточнялось и расширялось как в сторону механики, так и в сторону систем управления. В изданной в 1935 году книге «Применение электродвигателей в промышленности» профессором Ленинградского индустриального института В. К. Поповым было приведено следующее определение регулируемого электропривода: «Регулируемым двигателем и приводом мы называем такой, у которого можем менять скорость независимо от нагрузки».

Расширение областей применения и функций электрических приводов при комплексной автоматизации производственных процессов потребовало уточнения и расширения понятия «электропривод». На 3-й конференции по автоматизации производственных процессов в машиностроении и автоматизированному электроприводу в промышленности, состоявшейся в Москве в мае 1959 года, было использовано следующее определение: «Электропривод — комплексное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую энергию и обеспечивающее электрическое управление преобразованной механической энергией».

В 1960 году С. И. Артоболевский в работе «Привод — основной структурный элемент машины» делает вывод о том, что изучению приводов как комплексных систем, включающих двигатель, передаточный механизм и исполнительный орган, не уделяется должного внимания. Теория электропривода изучает условия работы электродвигателя без учета передаточного механизма и вспомогательного органа, а теоретическая механика изучает передаточные устройства и исполнительные органы без учета влияния двигателя.

В 1974 году в учебном пособии «Основы автоматизированного электропривода» Чиликина М.Г. и других авторов было дано следующее определение: «Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автоматизации производственных процессов, состоящее из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств».

От передаточного устройства механическая энергия передается непосредственно исполнительному, или рабочему органу производственного механизма. Электропривод осуществляет преобразование электрической энергии в механическую энергию и обеспечивает электрическое управление преобразованной энергией в соответствии с технологическими требованиями к режимам работы производственного механизма.

В 1977 году в политехническом словаре, изданном под редакцией академика И.И. Артоболевского, было приведено следующее определение: «Электрический привод — электромеханическое устройство для приведения в движение механизмов и машин, в котором источником механической энергии служит электродвигатель. Электропривод состоит из одного или нескольких электродвигателей, передаточного механизма и аппаратуры управления».

Современные электроприводы отличаются высокой степенью автоматизации, что позволяет им работать в наиболее экономичных режимах и воспроизводить с высокой точностью требуемые параметры движения исполнительного органа машины. Поэтому в начале 1990-х годов понятие электропривода бы расширено в область автоматизации.

В ГОСТ Р50369-92 «Электроприводы. Термины и определения» приведено следующее определение: «Электропривод — 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 рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса».

В учебнике В.И. Ключева «Теория электропривода», изданном в 2001 году, дано следующее определение электрического привода как технического устройства: «Электрическим приводом называется электромеханическое устройство предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и управление технологическими процессами, состоящее из передаточного устройства, электродвигательного устройства и управляющего устройства». При этом приводятся следующие пояснения назначения и состав различных частей электропривода.

Передаточное устройство содержит механические передачи к соединительные муфты, необходимые для передачи вырабатываемой двигателем механической энергии исполнительному механизму.

Преобразовательное устройство предназначается для управления потоком электрической энергии, поступающим из сети в целях регулирования режимов работы двигателя и механизма. Оно представляет собой энергетическую часть системы управления электроприводом.

Управляющее устройство представляет собой информационную слаботочную часть системы управления, предназначенную для сбора и обработки поступающей информации о задающих воздействиях, состоянии системы и выработки на её основе сигналов управления преобразовательным электродвигательным устройствам.

В общем случае понятие «электропривод» может иметь два толкования: электропривод как совокупность различных устройств и электропривод как раздел науки. В учебном пособии для вузов «Теория автоматизированного электропривода», изданном в 1979 году, отмечается, что «теория электропривода как самостоятельная наука родилась в нашей стране». Началом её зарождения можно считать 1880 год, когда в журнале «Электричество» была опубликована статья Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», в которой впервые были обоснованы преимущества электрического распределения механической энергии.

В этом же учебном пособии дается понятие электропривода, как раздела прикладной науки: «Теория электропривода — это техническая наука, изучающая общие свойства электромеханических систем, законы управления их движением и способы синтеза таких систем по заданным показателям».

В настоящее время электропривод — это важная, бурно развивающаяся область науки и техники, занимающая ведущее место в электрификации и автоматизации промышленности и быта, вправление его развития определяется расширением областей применения и повышением требований к электротехническим системам и комплексам.

Электропривод является энергетической базой индустриализации технологических процессов в промышленном производстве. Темпы его внедрения высоки. Электропривод потребляет более 60 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Совершенствование электроприводов в настоящее время осуществляется в направлении повышения их производительности, надежности, экономичности, точности работы, снижения удельных и массогабаритных показателей отдельных устройств и электромеханических систем в целом. На всех этапах совершенствования электротехники достижение электроприводом требуемых показателей сопровождалось развитием его теоретических основ.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Электрические приводы. Виды и устройство. Применение и работа

Электропривод – электромеханическая система, служащая для привода в движение функциональных органов машин и агрегатов для выполнения определенного технологического процесса. Электрические приводы состоят из электродвигателя, устройства преобразования, управления и передачи.

Устройство

С прогрессом промышленного производства электрические приводы заняли в быту и на производстве лидирующую позицию по числу электродвигателей и общей мощности. Рассмотрим структуру, типы, классификацию электроприводов, и предъявляемые к нему требования.

1 — Передний крепеж
2 — Винтовая передача
3 — Концевой датчик
4 — Электродвигатель
5 — Зубчатая передача
6 — Задний крепеж

Функциональные компоненты

• Р – регулятор служит для управления электроприводом.
• ЭП – электрический преобразователь служит для преобразования электроэнергии в регулируемую величину напряжения.
• ЭМП – электромеханический преобразователь электричества в механическую энергию.
• МП – механический преобразователь способен изменять быстродействие и характер движения двигателя.
• Упр – управляющее действие.
• ИО – исполнительный орган.

Функциональные части

Исполнительный механизм является устройством, которое смещает рабочую деталь по поступающему сигналу от управляющего механизма. Рабочими деталями могут быть шиберы, клапаны, задвижки, заслонки. Они изменяют количество поступающего вещества на объект.

Рабочие органы могут двигаться поступательно, вращательно в определенных пределах. С их участием производится воздействие на объект. Чаще всего электропривод с исполнительным механизмом состоят из электропривода, редуктора, датчиков положения и узла обратной связи.

Сегодня электрические приводы модернизируются по их снижению веса, эффективности действия, экономичности, долговечности и надежности.

Свойства привода

• Статические . Механическая и электромеханическая характеристика.
• Механические . Это зависимость скорости вращения от момента сопротивления. При анализе динамических режимов механические характеристики полезны и удобны.
• Электромеханические . Это зависимость скорости вращения от тока.
• Динамические . Это зависимость координат электропривода в определенный момент времени при переходном режиме.

Классификация

Электрические приводы обычно классифицируются по различным параметрам и свойствам, присущим им. Рассмотрим основные из них.

По виду движения:

По принципу регулирования:

• Нерегулируемый.
• Регулируемый.
• Следящий.
• Программно управляемый.
• Адаптивный. Автоматически создает оптимальный режим при изменении условий.
• Позиционный.

По виду передаточного устройства:

По виду преобразовательного устройства:

• Вентильный. Преобразователем является транзистор или тиристор.
• Выпрямитель-двигатель. Преобразователем является выпрямитель напряжения.
• Частотный преобразователь-двигатель. Преобразователем является регулируемый частотник.
• Генератор-двигатель.
• Магнитный усилитель-двигатель.

По методу передачи энергии:

• Групповой . От одного мотора через трансмиссию приводятся в движение другие исполнительные органы рабочих машин. В таком приводе очень сложное устройство кинематической цепи. Электрические приводы такого вида являются неэкономичными из-за их сложной эксплуатации и автоматизации. Поэтому такой привод сегодня не нашел широкого применения.
• Индивидуальный . Он характерен наличием у каждого исполнительного органа отдельного электродвигателя. Такой привод является одним из основных на сегодняшний день, так как кинематическая передача имеет простое устройство, улучшены условия техобслуживания и автоматизации. Индивидуальный привод нашел популярность в современных механизмах: сложных станках, роботах-манипуляторах, подъемных машинах.
• Взаимосвязанный . Такой привод имеет несколько связанных электроприводов. При их функционировании поддерживается соотношение скоростей и нагрузок, а также положение органов машин. Взаимосвязанные электрические приводы необходимы по соображениям технологии и устройству. Для примера можно назвать привод ленточного конвейера, механизма поворота экскаватора, или шестерни винтового пресса большой мощности. Для постоянного соотношения скоростей без механической связи применяется схема электрической связи нескольких двигателей. Такая схема получила название схемы электрического вала. Такой привод используется в сложных станках, устройствах разводных мостов.

По уровню автоматизации:

По роду тока:

По важности операций:

Подбор электродвигателя

Чтобы приводы производили качественную работу, необходимо правильно выбрать электрический двигатель. Это создаст условия долгой и надежной работы, а также повысит эффективность производства.

При подборе электродвигателя для привода агрегатов целесообразно следовать некоторым советам по:

• Требованиям технологического процесса выбирают двигатель с соответствующими характеристиками, конструктивного исполнения, а также метода фиксации и монтажа.
• Соображениям экономии подбирают надежный, экономичный и простой двигатель, который не нуждается в больших расходах на эксплуатацию, имеет малый вес, низкую цену и небольшие размеры.
• Условиям внешней среды и безопасности подбирают соответствующее исполнение мотора.

Правильный подбор электродвигателя обуславливает технико-экономические свойства всего привода, его надежность и длительный срок работы.

Преимущества

• Возможность более точного подбора мощности двигателя для электропривода.
• Электрический мотор менее пожароопасен в отличие от других типов двигателей.
• Приводы дают возможность быстрого пуска и остановки механизма, его плавного торможения.
• Нет необходимости в специальных регуляторах питания для электродвигателя. Все процессы происходят в автоматическом режиме.
• Приводы дают возможность подбора мотора, свойства которого лучше других моделей сочетаются с характеристиками агрегата.
• С помощью электрического привода можно плавно регулировать обороты механизма в определенных пределах.
• Электродвигатель может преодолеть большие и долговременные перегрузки.
• Электропривод дает возможность получения максимальной скорости и производительности рабочего механизма.
• Электродвигатель дает возможность экономить электричество, а при определенных условиях даже генерировать ее в сеть.
• Полная и простая автоматизация установок и механизмов возможна только с помощью электроприводов.
• КПД электромоторов имеет наибольший показатель по сравнения с другими моделями двигателей.
• Моторы производят с повышенной уравновешенностью. Это дает возможность встраивания их в механизмы машин, делать менее массивным фундамент.

Инновационные электрические приводы все автоматизированы. Системы управления приводом дают возможность рационального построения технологических процессов, увеличить производительность и эффективность труда, оптимизировать качество продукции и уменьшить ее цену.

Технические требования

К любым техническим механизмам и агрегатам предъявляются определенные требования технического плана. Не стали исключением и электроприводы. Рассмотрим основные предъявляемые к ним требования.

Надежность

В соответствии с этим требованием привод должен исполнять определенные функции и заданных условиях в течение некоторого интервала времени, с расчетной вероятностью работы без возникновения неисправностей.

При невыполнении этих требований остальные свойства оказываются бесполезными. Надежность может значительно отличаться в зависимости от характера работы. В некоторых механизмах не требуется долгого времени работы, однако отказ механизма не должен иметь место. Такой пример можно найти в военной промышленности. И другой пример, где наоборот, время службы должно быть большим, а отказ устройства вполне возможен, и не приведет к серьезным последствиям.

Точность

Это требование связано с отличием показателей от заданных. Они не могут превышать допустимые величины. Электроприводы должны обеспечивать перемещение рабочего элемента на определенный угол или за некоторое время, а также поддерживать на определенном уровне скорость, ускорение или момент вращения.

Быстродействие

Это качество привода обеспечивает быструю реакцию на разные воздействия управления. Быстродействие связано с точностью.

Качество

Такая характеристика обеспечивает качество процессов перехода, исполнение определенных закономерностей их выполнения. Качественные требования создаются вследствие особенностей работы машин с электроприводами.

Энергетическая эффективность

Любые производственные процессы преобразования и передачи имеют потери энергии. Наиболее важным это качество стало в применении электроприводов механизмов, приводах значительной мощности, долгим режимом эксплуатации. Эффективность использования энергии определяется КПД.

Совместимость

Электрические приводы должны совмещаться с работой аппаратуры, в которой они применяются, с их системой снабжения электроэнергией, информационными данными, а также с рабочими элементами. Наиболее остро стоит требование совместимости электроприводов для медицинской и бытовой техники, в радиотехнике.

Источник