Переваги електропривода

1. Можливість виготовлення електроприводів на різну потужність і різну швидкість

2. Можливість створення електроприводів для роботи в самих різних умовах (високих і низьких температур, агресивних і пожежовибухонебезпечних середовищах, вакуумі, в космосі і. т. д.)

3. Можливість за допомогою простих засобів реалізувати складні і різноманітні форми руху робочих машин.

4. Легкість автоматизації виробничих процесів

5. Високий ККД. Надійність в експлуатації, сприятливі умови для обслуговуючого персоналу, відсутність забруднення навколишнього середовища

Головні напрямки розвитку сучасного електропривода

1. Розробка і випуск комплектних регульованих електроприводів з використанням сучасних перетворювачів і мікропроцесорного керування.

2. Підвищення експлуатаційної надійності, уніфікації, і покращення енергетичних показників

3. Ширше впровадження асинхронного електропривода і використання електроприводів з новими типами двигунів

4. Розвиток науково-дослідних робіт по створенню електроприводів на базі сучасних досягнень в області математики, електроніки та інших наук.

5. Підготовка інженерно-технічного персоналу і наукових кадрів здатних проектувати, створювати і експлуатувати сучасний автоматизований електропривід.

Класифікація електроприводів за такими ознаками

1 За кількістю виконавчих органів, які приводяться в рух одним двигуном:

а) груповий;

б) індивідуальний.

2 За характером руху:

а) обертального руху;

б) поступального руху.

3 За напрямком руху:

а) реверсивні;

б) нереверсивні.

4 За характером струму:

а) постійного;

б) змінного струму.

Розділ 1. Механіка електропривода

1.1.Динаміка електропривода

Сили і моменти що діють в системі «Електропривод – робоча машина» можуть бути рушійними і гальмівними. Якщо електродвигун приводить в рух виконавчій орган робочої машини у цьому випадку діють рушійні сили і моменти.

Гальмівними вони бувають в режимі гальмування, енергія для гальмування є сама робоча машина.

Моменти і сили виконавчого органа поділяються на реактивні і активні.

Реактивні – це сили і моменти, які виникають в наслідок руху, як протидія на рух (тертя, опір матеріалу, опір потоку рідини або повітря) Якщо рух міняє знак, то і сили міняють знак.

Активні – це сили і моменти які створюються сторонніми джерелами, виникають незалежно від руху (сили і моменти тяжіння, стискання, розтягування, зкручування, сила вітру, сила потоку води) Активні сили і моменту зберігають свій знак незалежно від знака рушійної сили.

Рівняння руху електропривода

Рівняння має вигляд:

М – рушійний момент двигуна, момент який розвиває двигун на валу і приводить в рух робочу машину;

- момент навантаження (зведений статичний момент навантаження) – це сума всіх перерахованих на одну вісь статичних моментів, що діють у виробничому механізмі;

– динамічний момент, який зумовлює прискорення або сповільнення руху, виникає внаслідок нерівномірності між рушійним моментом двигуна і статичним моментом навантаження або в наслідок зміни моменту інерції частини, що рухається.

- зведений момент інерції, кг ;

- кутове прискорення, рад/с.

Рівняння показує, що електромагнітний обертовий момент М, створений двигуном, урівноважується моментом опору на його валу і динамічним моментом .

Проаналізуємо рівняння руху:

- якщо >, то > 0 і має місце прискорення привода;

- якщо , то < 0 і має місце уповільнення привода;

- якщо =, то = 0 і привод працює в усталенному режимі.

Головною ознакою роботи електропривода в усталеному режимі є сталість швидкості руху електродвигуна і виконавчого органа робочої машини. Це можливо лише за умови рівності приведеного до вала електродвигуна моменту опору робочої машини і обертового моменту електродвигуна: =.

У процесі роботи більшості робочих машин момент опору постійно змінюється. Електродвигуни мають унікальну здатність автоматично підтримувати рівновагу електромеханічної системи електропривода при зміні моменту опору. В електричних двигунах роль автоматичного регулятора виконує електрорушійна сила (ЕРС) двигуна.

При збільшення навантаження швидкість електродвигуна зменшується, а електромагнітний обертовий момент двигуна зростає. Зростання моменту відбуватиметься доти, поки не настане рівновага моментів.

Стан установленого режиму роботи електропривода, коли при зміні навантаження автоматично змінюється момент електродвигуна і швидкість обертання, називається статичною стійкістю.

Діапазон регулювання визначається відношенням .

1.2 Механічні характеристики робочих машин і електродвигунів

Механічні характеристики робочих машин класифікуються таким чином: (рис 1.2)

1. Незалежна від швидкості механічна характеристика (пряма 1). Для цієї характеристики момент опору не залежить від швидкості. Такі механічні характеристики мають, наприклад: ланцюгові та стрічкові конвеєри, поршневі насоси за незмінної висоти подачі, значна частина металорізальних верстатів, підіймально-транспортні механізми (крани, тельфери, лебідки тощо).

2. Лінійно зростаюча механічна характеристика (пряма 2). Для цієї характеристики момент опору лінійно залежність від швидкості W. Таку механічну характеристику має генератор постійного струму який працює під навантаженням.

3. Нелінійно зростаюча механічна характеристика (крива 3) для цієї характеристики момент опору має квадратичну залежність від швидкості W.

Таку механічну характеристику мають відцентрові насоси, вентилятори, гребні гвинти та ін..

4. Нелінійно-спадна механічна характеристика (крива 4). Для цієї характеристики момент опору знаходиться в обернено пропорційній залежності від швидкості W. Таку механічну характеристику мають деякі металорізальні верстати (токарні, фрезерні і т. д.), вовнопрядильне обладнання, моталки в металургійній промисловості та ін.

Рис.1.2 Механічна характеристика робочих машин

Механічні характеристики електродвигунів

Механічною характеристикою електродвигуна називається залежність швидкості обертання вала двигуна від електромагнітного обертового моменту Для більшості видів електродвигунів характерною ознакою є зменшення швидкості обертання вала двигуна із збільшенням моменту. Тому одним із показників для механічних характеристик електродвигунів є жорсткість механічної характеристики – відношення різниці електромагнітних моментів, які розвиває електродвигун, до відповідної різниці швидкостей:

Згідно з формулою механічні характеристики електродвигунів класифікують таким чином: (рис.1.3)

1. Абсолютно жорстка механічна характеристика (пряма 1). Таку характеристику мають синхронні двигуни. У них швидкість обертання вала не залежить від величини моменту, якщо він не перевищує певного критичного значення.

Жорстка механічна характеристика. Таку характеристику мають двигуни постійного струму з незалежним і паралельним збудженням (пряма 3). Асинхронні двигуни в межах робочої частини мають також жорстку характеристику (прямолінійна частина кривої 2). У таких електродвигунів швидкість обертання вала зменшується зі збільшенням моменту, але це зменшення не суттєве.

Рис.1.3 Механічна характеристика електродвигунів

2. М`яка механічна характеристика. Таку мають двигуни постійного струму з послідовним збудженням (крива 4).

Двигуни постійного струму зі змішаним збудженням можуть мати механічну характеристику як жорстку, так і м`яку, залежно від того, яку частину від сумарного магнітного потоку створює послідовна, а яку – паралельна обмотки збудження.

1.3 Розрахункові схеми механічної частини електропривода

Дослідити характер виробничого механізму можна розв’язавши рівняння руху.

Для спрощення математичних операцій проводиться операція зведення.

Операція зведення – це заміна дійсної системи виробничого механізму на розрахункову.

Розглянемо операцію зведення на прикладі вантажопідіймальної лебідки (рис 1.4)

На схемі двигун через одноступеневий редуктор приводить в рух барабан лебідки який в свою чергу за допомогою троса і крюка підіймає або опускає вантаж масою m.

Рис1.4 Кінематична схема лебідки Рис1.5 Розрахункова схема лебідки

Операцію зведення приводимо відносно елетродвигуна як джерела механічної енергії.

1. Визначення зведеного моменту інерції

Запишемо вираз для кінетичної енергії елементів в реальний і розрахунковій схемах і перевіряємо їх:

де: - момент інерції обертових частин двигуна;

- сумарний момент інерції елементів, які обертаються із швидкістю (крім двигуна);

- момент інерції елементів, які обертаються зі швидкістю барабана .

Якщо помножимо обидві частини виразу на отримаємо:

Враховуючи, що

де: - радіус барабана;

- радіус приведення;

- передаточне число редуктора.

Маємо кінцеву формулу для розрахунку:

Дата добавления: 2014-01-07