Эволюция и типы электрических приводов

За годы своего существования электропривод претерпел коренные изменения. В первую очередь, совершенствовались способы передачи механической энергии от двигателей к рабочим машинам. Например, до начала первой пятилетки (1928), в нашей стране господствовал групповой электропривод.

Групповым электроприводом называется электропривод с одним электродвигателем, обеспечивающий движение исполнительных органов нескольких рабочих машин или нескольких исполнительных органов одной рабочей машины.

На рис. 3 показана функциональная схема группового электропривода предприятия (цеха, мастерской и т.п.).

Групповой электропривод предприятия

Рис. 3. Групповой электропривод предприятия

По этой схеме электрическая энергия от электросети подаётся на один электродвигатель (ЭД), который обеспечивает передачу крутящего момента на общий трансмиссионный вал, превращающий электрическую энергию электродвигателя в механическую. Далее механическая энергия с помощью различного рода механических передач передаётся на привод в работу рабочих машин (РМ) и их исполнительных органов (ИО) или непосредственно к ним.

Особенностью данной схемы является механическое распределение энергии по всему предприятию и, соответственно, механическое управление процессом, т.е. управление работой исполнительных органов рабочих машин.

Ввиду громоздкости такого электропривода, он уже к концу первой пятилетки (1932) был изъят из промышленности.

На рис. 4 показана другая схема группового электропривода - группового электропривода рабочих машин.

В отличие от предыдущей схемы здесь электрическая энергия подводится непосредственно к рабочим машинам, а уже в них происходит её механическое распределение. Однако, в этом случае также сохраняется механическое управление их работой.

К числу общих недостатков группового электропривода можно отнести:

  • - ступенчатое регулирование скорости;
  • - малый диапазон регулирования;
  • - опасные условия труда;
  • - малая производительность;
  • - достаточно большие габариты.

Ввиду недостатков группового электропривода, он был заменён более перспективным и экономичным индивидуальным электроприводом.

Индивидуальным называется электроприводу обеспечивающий движение одного исполнительного органа рабочей машины.

Функциональная схема индивидуального привода показана на рис. 5. В таком варианте электропривода распределение электрической энергии происходит вплоть до рабочих органов.

Здесь появляется возможность управления механической энергией электрическим способом.

Кроме этого, индивидуальный электропривод в ряде случаев позволяет упростить конструкции рабочих машин, т.к. электродвигатель нередко конструктивно является рабочим органом (вентилятор, электродрель, пылесос и т.п.).

В настоящее время индивидуальный электропривод - это основной тип промышленно используемого электропривода.

В ряде производственных механизмов находит применение взаимосвязанный электропривод - это два или несколько электрически или механически связанных между собой электроприводов, при работе которых поддерживается заданное соотношение их скоростей или нагрузок и положения исполнительных органов рабочих машин.

Этот тип электропривода объединяет два вида электроприводов:

  • - многодвигательный электропривод;
  • - электрический вал.
Много двигательный электропривод

Рис. 6. Много двигательный электропривод

Индивидуальный электропривод

Рис. 5. Индивидуальный электропривод

Многодвигательный электропривод (рис. 6) - это электропривод, содержащий несколько электродвигателей, механическая связь между которыми осуществляется чеоез исполнительный ооган рабочей машины.

Подобный электропривод в ряде случаев позволяет снизить усилия в рабочем органе, распределить их в механизме более равномерно и без перекосов, повысить надёжность и производительность установки.

Многодвигательный электропривод применяется в шахтных подъёмниках, который, в частности, впервые был использован в Шепетовке в конце XIX века.

Электрический вал - это взаимосвязанный электропривод, обеспечивающий синхронное движение двух и более исполнительных органов рабочей машины, не имеющих механической связи.

В качестве примера можно привести приводы шлюзов и длинные конвейерные линии.

На рис. 7 приведена схема конвейера на асинхронных электродвигателях с фазным ротором, поясняющая принцип работы электрического вала. Благодаря электрическому соединению роторов электродвигателей ЭД1 и ЭДг, частоты вращения ©1 и ©2, будут одинаковыми или синхронными.

В лесном хозяйстве взаимосвязный электропривод практически не применяется.

Современный электропривод обладает:

- широким разнообразием применяемых средств управления - от обычной коммутационной аппаратуры до управляющих ЭВМ;

Иллюстрация работы электрического вала

Рис. 7. Иллюстрация работы электрического вала

  • - большим диапазоном мощностей электродвигателей - от долей ватта до 50000 кВт;
  • - широким диапазоном регулирования скоростей до 10000:1 и более;
  • - большим диапазоном частоты вращения вала двигателя - тихоходных до 1,7 с'1 (сотни об/мин) и сверхскоростных до 3 333 с*1 (200000 об/мин).

Электропривод является основой автоматизации технологических объектов в космосе, промышленности, сельском и лесном хозяйстве и т.п., реализуя важнейшую задачу современности - повышение производительности труда.

В настоящее время для электропривода характерна тенденция использования энергосберегающих технологий.

К традиционным системам, позволяющим возвращать энергию в сеть (этот процесс называется рекуперацией), относятся:

  • - система генератор-двигатель (система Г-Д);
  • - электрический каскад (регулируемый электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором, в котором энергия скольжения возвращается в электрическую сеть);
  • - электромеханический каскад (регулируемый электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором, в котором энергия скольжения преобразуется в механическую и передаётся на вал электродвигателя). В этом случае происходит массовая замена нерегулируемого электропривода на регулируемый и, как следствие этого, конструкция электропривода становится безредукторной, что повышает общий КПД привода.

Прогресс в области конструирования преобразовательной техники, в частности, для преобразователей частоты, стимулирует замену двигателей постоянного тока и синхронных электродвигателей на более дешёвые и надёжные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

В электроприводе, представленном на рис. 8, в единое целое объединяется три части: электрический двигатель (электродвигательное устройство), механическая часть и система управления.

В электродвигательное устройство входят следующие устройства: электромеханический преобразователь энергии (ЭМП), преобразующий электрическую мощность в механическую, и ротор двигателя (РД), на который воздействует электромагнитный момент М двигателя при частоте вращения (угловой скорости) со.

Механическая часть включает все движущиеся элементы механизма - ротор двигателя, передаточное устройство (ПУ), исполнительный механизм (ИМ), на который передаётся полезный механический момент Ммсх.

Функциональная схема электропривода

Рис. 8. Функциональная схема электропривода

Система управления (СУ) включает в себя энергетическую часть (ЭСУ) и информационную часть (ИСУ). На информационную часть поступают сигналы от задающих устройств (ЗУ) и датчиков обратной связи (DOC).

Контрольные вопросы

  • 1. Что такое электрический привод и где он устанавливается ?
  • 2. На какие виды подразделяются электроприводы?
  • 3. В чём заключается принцип преобразования электрической энергии в механическую?
  • 4. Какие составные части включает структурная схема электропривода?
  • 5. Что такое электродвигатель и каким параметрам он характеризуется?
  • 6. Что такое электрическая машина и по каким параметрам они разделяются?
  • 7. Какие бывают электроприводы и их назначение?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >