Введение
Важно знать, что на сегодняшний день известны следующие виды приводов:
- Ручной, механический или конный привод.
- Привод от ветряного двигателя.
- Привод газовой турбины.
- Привод гидравлического, пневматического или электрического двигателя (например, шаровой электропривод).
- Привод водяного колеса.
- Паровой привод.
- Привод двигателя внутреннего сгорания.
- Привод гидравлического, пневматического или электрического двигателя.
Сегодня деталь служит основной структурной составляющей любой машины технологического назначения, его ключевой задачей является обеспечение требуемого перемещения исполнительного органа механизма в соответствии с заданным законом. Необходимо отметить, что техническую машину современного времени целесообразно представить в качестве комплекса взаимодействующих приводов, которые объединены посредством системы управления, в полной мере обеспечивающей органам исполнения необходимые перемещения по сложным траекториям.
Характеристики привода
Статические характеристики
Под статическими характеристиками чаще всего подразумеваются электромеханическая и механическая характеристика.
Механическая характеристика
Механическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала от электромагнитного момента M (или от момента сопротивления Mc). Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.
Электромеханическая характеристика двигателя
Электромеханическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от тока I.
Динамическая характеристика электропривода — это зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени переходного режима работы.
Что такое электропривод, и зачем он нужен?
Электропривод в первую очередь необходим для управления скоростью, крутящим моментом и направлением движущихся объектов. Электроприводы в основном применяются для управления скоростью или движением различных объектов, таких как станки, транспорт, роботы, вентиляторы и т. д. Если рассматривать приводы с точки зрения классификации по скорости, то электроприводы могут быть постоянного или переменного типа. Приводы с постоянной скоростью являются простейшими электроприводами, и они неэффективны, когда необходимо изменение скорости; в таких случаях приводы с переменной скоростью используются для управления нагрузками при любом значении из широкого диапазона скоростей.
Приводы с регулируемой скоростью необходимы для точного и непрерывного контроля скорости, положения или крутящего момента различных нагрузок. Помимо этих, безусловно, положительных преимуществ существует еще множество причин использовать устройства с регулируемой скоростью. К таким причинам можно отнести следующее:
- С целью достижения высокого коэффициента полезного действии (КПД): электроприводы позволяют задействовать широкий диапазон мощности от мВт до МВт для различных значений скорости. Вследствие этого общая стоимость эксплуатации системы может быть уменьшена
- С целью повышения точности остановки или скорости реверсирования работы двигателя
- С целью управления пусковым током
- С целью обеспечения защиты
- С целью организации расширенного упраления с изменением параметров, таких как температура, давление и т. д.
Прогресс в области мощных электронных устройств, микропроцессоров и цифровой электроники привел к созданию современных электроприводов, которые являются более компактными, эффективными, дешевыми и имеют более высокий КПД, чем громоздкая, негибкая и дорогая традиционная электроприводная система, в которой используется многомашинная структура для организации переменной скорости. Простейшая структурная схема электропривода приведена ниже.
На этой блок-схеме электропривода изображены электрический двигатель, силовой электронный преобразователь, контроллер (это может быть ПИД-регулятор), датчики и фактическая нагрузка. Электродвигатель является основным компонентом электропривода, который преобразует электрическую энергию в механическую энергию, которая в свою очередь управляет нагрузкой. Двигателем может быть электромотор постоянного тока или электромотор переменного тока, и во многом это зависит от типа нагрузки. О чем мы поговорим в следующих статьях.
digitrode.ru
Электропривод – это современное решение
Интересно знать, что в процессе стремительного развития производства промышленности электрический привод на сегодняшний день занял первое место не только касательно представленной отрасли, но и в быту по суммарной определенной мощности двигателей и, конечно же, количественным характеристикам
Важно иметь в виду, что в любом электрическом приводе выделяется силовая часть, по которой передается энергия исполнительному органу от двигателя, и управленческая система, в полной мере обеспечивающая его перемещение в соответствии с заданным законом
Электропривод – это понятие, определение которого вместе в развитием техники расширялось и уточнялось как в плане аспекта систем управления, так и касательно аспекта механики. Интересно знать, что в книге «Использование электрических двигателей в промышленности», изданной в 1935 году В. К. Поповым (профессор индустриального Ленинградского института), определено весьма интересное понятие регулируемого электрического привода. Так, под электроприводом следует понимать такой механизм, в отношении которого возможно изменение скорости, что не зависит от нагрузки.
Подбор электродвигателя
Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надёжную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.
При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями:
- Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
- Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.
- Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.
Правильный выбор типа, исполнения и мощности электрического двигателя определяет не только безопасность, надёжность и экономичность работы и длительность срока службы двигателя, но и технико-экономические показатели всего электропривода в целом.
Схемы электроприводов
В промышленности широко применяются электроприводы. Их основным предназначением является преобразование энергии. Устройства представляют собой автоматизированную электромеханическую систему.
Электромеханическая система электроприводов в свою очередь включает три вида узлов:
- электрические;
- механические;
- электронные.
Обычно данная система состоит из двигателя, преобразователя и автоматического управления. Электроприводы способствуют приведению в движение практически всех механизмов, которые имеются на заводах и фабриках, а также транспортных средств и бытовой техники.
На сегодняшний день практически все аппараты, приборы и агрегаты оборудованы данным устройством.
Сюда можно отнести:
- сплит-системы и холодильное оборудование;
- трамваи и троллейбусы;
- поезда и самолеты;
- автомобили;
- бытовая техника;
- принтеры и сканеры;
- часы.
Схема электропривода, который имеет промышленный механизм, представлена на рисунке ниже.
При этом данные устройства могут в значительной степени отличаться по своим габаритам. Электроприводы выполняются от нескольких миллиметров до гигантских размеров с «двухэтажку», которые двигают мощный прокатный стан.
Подобные системы отличаются рядом особенностей.
Первая заключается в том, что скорость электроприводов регулируется посредством применения полупроводниковых преобразователей энергии.
Второй особенностью является использование микропроцессорных контроллеров. Они непосредственно позволяют решать задачу управления данными устройствами. Общая структура прибора выглядит следующим образом.
Некоторые разновидности электрических приводов
Распределение электроприводов по категориям и группам зависит от критериев, которые взяты в основу классификации.
По типу используемого тока электрические привода делятся на две категории:
- электропривод постоянного тока. Такие устройства появились в начале 80-х годов прошлого столетия и были единственным решением для регулировки скорости двигателя. Их устанавливали на прокатных станах, строительной технике, металлорежущих станках и других силовых агрегатах. Преимуществ заключалось в легкости управления, а недостатки в обслуживании конструкции и небольшом ресурсе. Благодаря разработке асинхронных двигателей, доля таких электроприводов упала ниже 15% и продолжает уменьшаться;
- электропривод переменного тока. Он пришел на смену предыдущей категории электроприводов благодаря распространению асинхронных двигателей. Электроприводы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Последние используются при изготовлении промышленного оборудования и бытового инструмента. Одна из разновидностей регулируемого устройства – частотный электропривод.
В зависимости от назначения и функциональности выпускаются разные виды электроприводов, которые отличаются принципом действия, конструкцией и областями применения.
Рассмотрим популярные разновидности:
- стрелочный электропривод. Эта разновидность используется для городского общественного рельсового транспорта и в железнодорожной отрасли. Основная задача привода – обеспечение переключения стрелок для регулирования движения поездов и другого подвижного состава;
- асинхронный электропривод. Это распространенное устройство, которое позволяет регулировать два параметра двигателя переменного тока – скорость вращения и мощность. Частотно регулируемый электропривод – это его разновидность. Тиристорный электропривод используется в промышленных станках, машинах и агрегатах. Он отличается высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации и возможностью работать в экстремальных температурных условиях от -60 до +60 градусов.
Выбор типа привода напрямую зависит от разновидности двигателя, функциональности и назначения устройства, а также от условий эксплуатации.
Два толкования
Из приведенного в статье материала можно сделать вывод о том, что понятие электропривода в настоящее время определяется двумя трактовками: в качестве совокупности разных устройств и в качестве раздела науки. В учебном пособии для высших учебных заведений «Теория автоматизированного электрического привода», которое было издано в 1979 году, подчеркивается, что теория электрического привода как самостоятельная область науки зародилась именно в нашей стране.
Важно отметить, что начальной точкой ее развития целесообразно считать 1880 год, ведь именно тогда в известном журнале под названием «Электричество» опубликовали статью Д. А
Лачинова «Электромеханическая работа». В ней впервые были охарактеризованы плюсы электрического распределения энергии механической.
Необходимо дополнить, что это же учебное пособие предполагает определение электрического привода в качестве области прикладной науки: «Теория электрического привода – техническая наука, которая изучает общие признаки электромеханических систем, методики их синтеза в соответствии с заданными показателями, а также законы управления движением этих систем».
Сегодня электрический привод — часть важнейшей, бурными темпами развивающейся сферы техники и науки, которая занимает ведущие позиции в автоматизации и электрификации быта и промышленности. Его применение и развитие, так или иначе, подразумевает повышение требований касательно электротехнических комплексов и систем.
