Функциональная схема электрического привода
Электрический привод — это электромеханическая система, которая предназначена для приведения в движение рабочих органов механизмов и машин, а также управления их технологическим процессом.
Пример функциональной схема автоматизированного электропривода изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема автоматизированного электропривода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: Пру — преобразовательное устройство; ИСУ-информационная система управления; СПУ — силовое преобразовательное устройства; РД — ротор двигателя; ЭМП — электромеханический преобразователь; ИМ — исполнительный механизм; ПУ — передаточное устройство; ДОС — датчик обратной связи; ЗУ — задающее устройство.
Таким образом электропривод состоит из четырех основных частей:
- Электрический двигатель, который предназначен для преобразования электроэнергии в механическую.
- Силовое преобразовательное устройство, которое может быть выполнено на базе электромагнитных, полупроводниковых или электромашинных преобразователей.
- Передаточное устройство, которое используется для передачи механической энергии от электрического двигателя к исполнительному механизму, а также согласования характера и вида их движения. Самыми распространенными передаточными устройствами в составе электроприводов являются цепные передачи, редукторы, кулисные механизмы и планетарные системы.
- Система управления, которая представляет собой совокупность информационных и управляющих систем, задача которых заключается в управлении электроприводом для обеспечения движения рабочего органа исполнительного механизма.
Статические и динамические характеристики электропривода
Статические характеристик современных электроприводов делятся на:
- Электромеханические.
- Механические.
Механическая характеристика электропривода — это зависимость скорости вращения вала от момента, который развивает двигатель.
Математически механическая характеристика выражается следующим образом:
$w = ф(Мд)$
$n = f(Mд)$
где: w – угловая скорость вращения вала; n – скорость вращения вала.
Механическая характеристика является естественной в том случае, когда вышеозначенные зависимости получаются при номинальных параметрах сети питания, без добавочных сопротивлений в цепи двигателя и нормальной схеме включения. Когда в цепи двигателя присутствуют добавочные сопротивления или питание двигателя осуществляется от сети, с частотой или напряжением отличным от номинального, то механическая характеристика будет искусственной. Таким образом у электропривода может быть только одна естественная механическая характеристика, а искусственных большое количество.
Механические характеристики, в зависимости от степени жесткости делятся на жесткие, мягкие и абсолютно жесткие. Абсолютно жесткая характеристика возникает в том случае, когда величина жесткости бесконечна. Жесткая механическая характеристика образуется при небольшом падении скорости при увеличении момента и степени жесткости 40-10. Такими характеристиками обладают двигатели постоянного тока с независимым возбуждением и асинхронные двигатели в пределах линейного участка. Мягким механическим характеристикам свойственны большое относительное падение при увеличении момента и жесткость не выше 10. Таким характеристиками обладают двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, с независимым возбуждением с большим сопротивлением в цепи якоря, а также асинхронные двигатели с дополнительным сопротивлением в цепи ротора. Пример механических характеристик изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Механические характеристики. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 — абсолютно жесткая механическая характеристика; 2 — жесткая механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением; 3 — жесткая механическая характеристика асинхронного двигателя в пределах нелинейного участка; 4 — мягкая механическая характеристика двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Электромеханическая характеристика представляет собой электромеханическую скоростную характеристику зависимости частоты вращения якоря от тока нагрузки и характеристику зависимости вращающего момента от тока нагрузки. Данные характеристики снимаются при неизменном напряжении.
Динамическими характеристиками электрического привода выражаются зависимости координат механической части привода от времени, а также угловой скорости от времени. Допустим, что к элементу, угловая скорость которого равна 0, приложены два момента одновременно: статический (Мс) и вращающий электромагнитный (М=f(w)). Если представить зеркальное отображение статического момента в первом квадранте координатной плоскости, то зависимость динамического момента будет иметь следующий вид (заштрихованная часть).
Рисунок 3. Зависимость динамического момента. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
С увеличением угловой скорости вращения динамический момент уменьшается и при некотором ее значении будет равен 0. Найдем динамический момент: М-Мс. Для этого составляются дифференциальные уравнения, а после их решения строятся динамические характеристики:
$М, Мс, Мд, w = f(t).$
