Электрические приводы.

Электрическим приводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Для выполнения этих функций электропривод вырабатывает механическую энергию (МЭ) за счет электрической энергии (ЭЭ), получаемой от источника электрической энергии (сети электроснабжения). Вырабатываемая электроприводом механическая энергия передается исполнительным органам рабочих машин и механизмов (ленте транспортера или конвейера, шпинделю токарного станка, крыльчатке насоса, кабине лифта, антенне радиотелескопа, валкам прокатного стана и т. д. ) и при необходимости регулируется в соответствии с технологическими требованиями к режимам работы исполнительного органа.

За счет полученной энергии исполнительный орган совершает требуемое механическое движение, обеспечивая выполнение производственных и технологических операций: перемещение грузов, обработку деталей, транспортировку жидкости и газа, слежение за небесными телами и т. д. Функциональная схема электропривода представлена на рис. 1. 1.

Электропривод имеет два канала – силовой и информационный. По первому каналу транспортируется преобразуемая энергия (широкие стрелки, рис. 1. 1), по второму каналу осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей (тонкие стрелки, рис. 1. 1).

Рис. 1. 1. Функциональная схема электропривода:

ИЭЭ – источник электрической энергии; ЭП – электрический преобразователь; УУ – устройство управления (управляющее устройство); СУ – система управления; ЭМП – электромеханический преобразователь; РД – ротор двигателя; ЭД – электрический двигатель; МП – механический преобразователь; РМ – рабочая машина; МЧ – механическая часть; ЭЭ – электрическая энергия; МЭ – механическая энергия

Силовой канал в свою очередь состоит из двух частей – электрической и механической и обязательно содержит связующее звено: электромеханический преобразователь (ЭМП).

В электрическую часть силового канала входят устройства, передающие электрическую энергию от источника электрической энергии (ИЭЭ) к электромеханическому преобразователю и обратно и осуществляющие, если это нужно, преобразование электрической энергии.

Механическая часть состоит из ротора двигателя (РД), подвижного органа электромеханического преобразователя, механических передач (МП), редуктора или вариатора и исполнительного органа рабочей машины (РМ), в котором полезно реализуется полученная механическая энергия.

Электропривод представляет собой техническую систему, которая, с одной стороны, состоит из определенных элементов, а с другой стороны, сама входит в качестве элемента (подсистемы) в другие, более крупные системы.

Электропривод взаимодействует с системой электроснабжения или любым другим источником электрической энергии, с технологической установкой посредством рабочего органа, а также – с информационной системой более высокого уровня.

Таким образом, электропривод как подсистема входит в указанные системы, являясь их частью. Действительно, специалиста по электроснабжению электропривод обычно интересует как потребитель электроэнергии, технолога или конструктора машины – как источник механической энергии, инженера, разрабатывающего или эксплуатирующего АСУ, – как развитый интерфейс, связывающий его систему с технологическим процессом или системой электроснабжения.

В соответствии с системным подходом к электроприводу, все элементы внутри него теснейшим образом взаимосвязаны и взаимообусловлены, а сам электропривод столь же тесно связан с системами более высокого уровня. Поэтому необходимо глубокое понимание этих взаимосвязей и учет их на практике.

Например, появление в составе электропривода преобразователей электрической энергии, в которых полупроводниковые приборы работают как управляемые ключи, резко расширило функциональные возможности электропривода, но одновременно породило проблему электромагнитной совместимости привода и системы электроснабжения. Электропривод, например, с тиристорными преобразователями, отрицательно влияет на сеть, мешает другим потребителям, делает необходимыми фильтрокомпенсирующие устройства и т. п.

Конструктивная интеграция электромеханического преобразователя с рабочим органом технологической установки придает электроприводу ряд новых полезных качеств: мотор-колесо в транспортных средствах, электрошпиндель в станках, магнитогидродинамический (МГД) насос в литейном роботе и т. п.

Использование микропроцессорных средств в информационном канале определяет качество функционирования силового канала.

Вместе с тем, существуют и значительно более глубокие взаимообусловленности, связанные с единством энергетических и информационных процессов, протекающих в различных элементах электропривода и за его пределами, противоречивостью критериев их качества, наличием ограничений и т. п. Все это будет изучаться в данном курсе, а здесь подчеркнем еще раз, что рассмотрение любого элемента на любой стадии будет неполным или даже неправильным, если не будет в должной мере учитываться специфика системы, в которой элемент используется. Таким образом, согласно ГОСТ Р50369-92 – электропривод – это электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих электрических, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними сопредельными электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.