Механика электропривода — раздел Образование, Основы теории элетроприводов Современный Электропривод Является Индивидуальным Автоматизир…
Современный электропривод является индивидуальным автоматизированным электроприводом. Он включает в себя систему автоматического управления (САУ), которая в простейшем случае осуществляет пуск и останов электродвигателя, а в более сложных случаях управляет технологическим процессом приводимого в движение исполнительного механизма. Мощность автоматизированного электропривода охватывает диапазон от нескольких долей ватта до десятков тысяч киловатт.
Автоматизированный электропривод делится на управляемый и неуправляемый, постоянного или переменного тока, транзисторный и тиристорный. До недавнего времени в качестве регулируемого электропривода применялся электропривод постоянного тока. В последние годы значительные успехи в силовой преобразовательной технике привели к созданию надежных регулируемых транзисторных и тиристорных электроприводов переменного тока. Так как двигатели переменного тока имеют неоспоримые преимущества перед двигателями постоянного тока (они значительно дешевле, надежнее, имеют лучшие массогабаритные показатели и относительно простую конструкцию) в ближайшие годы ожидается бурное развитие управляемого электропривода переменного тока. Этому способствует широкое внедрение в управляемый электропривод микропроцессорной техники.
Стремление к упрощению кинематических цепей машин и механизмов привело к созданию безредукторных электроприводов, которые по сравнению с редукторными обладают большей надежностью и быстродействием, технологичнее в изготовлении. Предельно упрощает кинематику машин применение управляемого электропривода на базе линейных электрических машин постоянного и переменного тока. При этом создаются максимальные удобства для оптимального конструирования машин с поступательным движением рабочих органов.
Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и управления их технологическими процессами. Электропривод представляет собой единую электромеханическую систему, структурная схема которой имеет вид (рис. 2.1)
Рис. 2.1. Структурная схема электропривода: ЭСУ – энергетическая часть системы управления; ИСУ – информационная часть системы управления;
- ЭМП – электромеханический преобразователь;
- РД – ротор двигателя;
- ПМ – передаточный механизм; ИМ – исполнительный механизм
Потребляемая из сети электрическая энергия электромеханическим преобразователем (ЭМП) преобразуется в механическую энергию. Механическая энергия передаётся ротору двигателя (РД), где частично расходуется на увеличение запаса кинетической энергии и на механические потери двигателя. Оставшаяся часть механической энергии с вала двигателя через передаточный механизм ПМ поступает в исполнительный механизм ИМ и далее к его рабочему органу.
В современном электроприводе ЭСУ представляет собой управляемый преобразователь электрической энергии того или иного вида, обеспечивающий преобразование тока, напряжения и частоты, необходимое для работы электропривода.
Информационная система управления (ИСУ) управляет процессом преобразования энергии (электрической в механическую и наоборот) на основе информации о заданных режимах работы, о текущем состоянии системы и о протекании технологического процесса.
К ротору двигателя при скорости ω приложен электромагнитный момент М, под действием которого механическая часть приводится в движение и в рабочем органе машины совершается предусмотренная технологическим процессом работа.
Развернуть
Все темы данного раздела:
У Основы теории электроприводов летательных аппаратов: учеб. пособие / Н. Г. Уразбахтина – Уфа: УГАТУ, 2012.– 114с. ISBN Рассматриваются &
В общем случае электрический привод (ЭП) представляет собой электромеханическую систему (рис. 1.1), в состав которой входят устройства, обеспечивающие следующие виды преобразований
Кроме вращательного или поступательного движения выходного вала электропривод ЛА должен обеспечивать: 1) требуемый электромагнитный момент в заданном диапазоне изменения частоты вращения;
- Под этим требованием, отражающим динамические качества электропривода, понимают его способность достаточно быстро реагировать на различные управляющие и возмущающие воздействия. Требование по быстр
Кроме электромагнитного момента на механическую часть электропривода действуют статические нагрузки, которые делятся на силы и моменты механических потерь и силы и моменты полезных нагрузок исполни
Механическая часть электропривода представляет собой систему твёрдых тел, движение которых определяется механическими связями между телами. Если заданы соотношения между скоростями отдельных элемен
Решим уравнение электропривода относительно дифференциала скорости: dω = ε dt ,где
Правые части полученных выше уравнений движения электропривода представляют собой моменты инерции действующих сил в системе. В теории электропривода эти силы и моменты принято назыв
Электродвигатель может быть представлен в виде электромеханического многополюсника (рис. 3.1):
Произведём линейные преобразования уравнений обобщённой электрической машины для устранения зависимости индуктивностей и взаимных индуктивностей обмоток двигателя от угла поворота р
Математическое описание механических характеристик в осях u, v имеет вид: (3.7) Если ось
Двухфазную модель трехфазной асинхронной машины можно представить в виде (рис. 4.1)
Преобразователь частоты, используемый в регулируемом электроприводе, может работать в двух режимах: источника напряжения и источника тока. В последнем случае в фазах электродвигателя формируются то
В современном асинхронном электродвигателе для осуществления динамического торможения двигатель отключается от сети переменного тока и включается по схеме рис.4.6, a:
Как было показано ранее, при питании асинхронного двигателя от источника напряжения наиболее эффективные возможности управления обеспечиваются использованием в качестве управляющего воздействия в к
Рассмотрим электромеханические свойства синхронных двигателей. Схема включения его изображена на рис. 5.1, a.
Уравнения механической характеристики нелинейны в связи с наличием произведения переменных. Приближенное уравнение механической характеристики двигателя может быть найдено с помощью
При идеальном холстом ходе I1q = 0 и вектор Ψ1 (рис. 5.1, в) совпадает с осью d (θэл = 0).
Под нагрузкой ось ротора d и
Необходимым условием процесса преобразования энергии является протекание переменных токов хотя бы по части обмоток машины. В двигателе постоянного тока это условие выполняется работой коллектора, к
Уравнения электромеханической характеристики в осях α, β имеют вид: ,
Для анализа динамических характеристик машины постоянного тока в системе уравнений, описывающих механические характеристики двигателя, произведем подстановку:
Из теории автоматического управления известно, что динамические свойства замкнутых систем определяются свойствами разомкнутой системы, ее передаточными функциями и частотными характ
Для анализа свойств электропривода с линейной механической характеристикой как объекта автоматического управления найдем передаточную функцию системы по управляющему воздействию:
Так как динамические свойства синхронной машины в значительной степени отличаются от характеристики обобщенной электромеханической системы, то необходимо отдельно рассмотреть динами
