КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

По виду движения различаются электроприводы вращательного и поступательного однонаправленного и реверсивного движения, а также электроприводы возвратно-поступательного движения. Эти движения могут иметь как непрерывный, так и дискретный характер.

По принципам регулирования скорости и положения электропривод может быть: нерегулируемый (исполнительный орган приводится в движение с одной постоянной скоростью); регулируемый (путем воздействия на электропривод скорость движения исполнительного органа изменяется в соответствии с требованиями технологического процесса); следящий (с помощью электропривода воспроизводится перемещение исполнительного органа в соответствии с произвольно изменяющимся задающим сигналом); программно-управляемый (электропривод обеспечивает перемещение исполнительного органа в соответствии с заданной программой); адаптивный (электропривод автоматически обеспечивает оптимальный режим движения исполнительного органа при изменении условий его работы); позиционный (электропривод обеспечивает регулирование положения исполнительного органа рабочей машины).

По роду механического передаточного устройства различают редукторный электропривод, содержащий один из видов механического передаточного устройства, и безредукторный, в котором электродвигатель непосредственно соединен с исполнительным органом.

По роду электрического преобразовательного устройства различают: вентильный электропривод, преобразовательным устройством которого является вентильный преобразователь энергии. Разновидностями вентильного электропривода являются ионный и полупроводниковый электроприводы. Полупроводниковый электропривод, в свою очередь, делится на тиристорный и транзисторный электроприводы, преобразовательным устройством в которых является соответственно тиристорный или транзисторный преобразователь электроэнергии; система управляемый выпрямитель двигатель (УВ Д) вентильный электропривод постоянного тока, преобразовательным устройством которого является регулируемый выпрямитель; система преобразователь частоты двигатель (ПЧ Д) вентильный электропривод переменного тока, преобразовательным устройством которого является регулируемый преобразователь частоты;
система; генератор двигатель (Г Д) и магнитный усилитель двигатель (МУ Д) регулируемый электропривод, преобразовательным устройством которого является соответственно электромашинный преобразовательный агрегат или магнитный усилитель.

По способу передачи механической энергии исполнительному органу электроприводы делятся на индивидуальный, взаимосвязанный и групповой.

Индивидуальный электропривод характеризуется тем, что каждый исполнительный орган рабочей машины приводится в движение своим отдельным двигателем. Этот вид привода в настоящее время является основным, так как .при индивидуальном электроприводе упрощается кинематическая передача от двигателя к исполнительному органу, легко осуществляется автоматизация технологического процесса, улучшаются условия обслуживания рабочей машины.

Взаимосвязанный электропривод содержит два или несколько электрически или механически связанных между собой электроприводов. Частным случаем взаимосвязанного электропривода является многодвигательный электропривод, при котором несколько двигателей работают на общий вал, приводя в движение один исполнительный орган.

Групповой электропривод характеризуется тем, что от одного двигателя приводится в движение несколько исполнительных органов одной или нескольких рабочих машин. Такая система электропривода, широко применявшаяся на раннем этапе его развития, имеет разветвленную кинематическую цепь (трансмиссию), что усложняет ее эксплуатацию и автоматизацию технологических процессов.

№2 Приведение моментов сопротивления к одной оси вращения. Приведение сил сопротивления.

При совершении полезной работы рабочий орган исполнительного механизма ИМ получает механическую энергию от ротора двигателя РД через передаточное устройство ПУ. Кинематическая схема такого меха­низма приведена на рис. 2.8.

На рис. 2.8 приняты следующие обозначения: РД - ротор двигателя; ПУ - передаточное устройство; РОИМ - рабочий орган исполнительного механизма; М,(о - момент и скорость вращения двигателя; Мс - момент сопротивления, приведенный к валу двигателя; Мр0,®ро - момент и скорость вращения рабочего органа исполни­тельного механизма; J - момент инерции двигателя; JMі, JM2 - моменты инерции соединительных муфт; J,J2 ~ моменты инерции шестерни и колеса;Jр0 - момент инерции рабочего органа исполнительного механизма. Редуктор понижает скорость вращения выходного вала в переда­точное число раз. Принцип приведения момента сопротивления от рабочего органа исполнительного механизма к валу электродвигателя заключается в ра­венстве мощностей на валу двигателя и на валу рабочего органа. Механическая мощность рабочего органа исполнительного меха­низма определяется выражением

(2.14)

Механическая мощность на валу электродвигателя при реактивной нагрузке, с учетом потерь мощности в передаточном устройстве:

Рс =МС - ю-гіп,

где г|п - КПД передаточного устройства.

Приравнивая правые части уравнений (2.15) и (2.14), получим

Решим (2.16) относительно Мс, с учетом (2.13) найдем выражение для момента сопротивления при реактивной нагрузке исполнительного механизма:

(2.17)

При активной нагрузке поток мощности направлен от механизма к электродвигателю. Механическая мощность на валу электродвигателя, с учетом потерь мощности в передаточном устройстве, определяется вы­ражением

_ Мс • ю

гс

Приравнивая правые части уравнений (2.18) и (2.14), с учетом (2.13), получим выражение для момента сопротивления, приведенного к валу двигателя при активной нагрузке исполнительного механизма и работе электропривода в четвертом квадранте:

(2.19)

Анализ уравнений (2.17) и (2.19) показывает, что при учете потерь в кинематике производственного механизма при активной нагрузке мо­мент сопротивления при подъеме и спуске груза будет различным.

№3 Приведение моментов инерции к одной оси вращения. Приведение масс движущихся поступательно

Приведение моментов инерциик одной оси вращения основано на том, что суммарный запас кинетической энергии движущихся частей привода, отнесенный к одной оси, остается неизменным. При наличии вращающихся частей, обладающих моментами инерции и угловыми скоростями (см. рис. 2.1), можно заменить их динамическое действие действием одного момента инерции, приведенного например, к скорости вала двигателя. В таком случае можно написать:

(2.7)

откуда результирующий или суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

(2.8)

где — момент инерции ротора двигателя и других элементов (муфты, шестерни и т. п.), установленных на валу двигателя.

Иногда в каталогах для двигателей указывается значение махового момента GD2, кгс*м2. В этом случае моменты инерции ротора двигателя, кг-м2, в системе СИ вычисляются по формуле

(2.9)

где D— диаметр инерции, м; G— сила тяжести (вес), кгс. Это соотношение следует из формулы, определяющей момент инерции тела массой ,mкг,

(2.10)

где — радиус инерции, м.

Если сила тяжести выражена в ньютонах, то масса тела определяется из равенства

, (2.11)

где g= 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Момент инерции сплошного цилиндра относительно продольной оси вычисляется по формуле

(2.12)

где R— радиус цилиндра, м.

Приведение масс, движущихся поступательно, осуществляется также на основании равенства запаса кинетической энергии

Отсюда момент инерции, приведенный к валу двигателя,

.

Если механизм имеет вращающиеся и поступательно движущиеся элементы, то суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции определяется на основании (2.8) и (2.13)

...

Для приведения момента инерции к поступательному движению нужно момент инерции заменить приведенной массой, т. е.

№4 Механические характеристики производственных механизмов и электродвигателей

При проектировании электропривода электродвигатель должен выбираться так, чтобы его механические характеристики соответствовали механическим характеристикам производственного механизма. Механические характеристики дают взаимосвязь переменных в установившихся режимах.

Механической характеристикой механизма называют зависимость между угловой скоростью и моментом сопротивления механизма, приведенными к валу двигателя) ω = f(Mс).

Рис. 1. Механические характеристики механизмов

Среди всего многообразия выделяют несколько характерных типов механических характеристик механизмов:

1. Характеристика с моментом сопротивления, не зависящим от скорости (прямая 1 на рис. 1). Такой характеристикой обладают, например, подъемные краны, лебедки, поршневые насосы при неизменной высоте подачи и др.

2. Характеристика с моментом сопротивления линейно зависящим от скорости (прямая 2 на рис. 1). Такая зависимость присуща, например, приводу генератора постоянного тока с независимым возбуждением, работающему на постоянную нагрузку.

3. Характеристика с нелинейным возрастанием момента (кривая 3 на рис. 1). Типичными примерами здесь могут служить характеристики вентиляторов, центробежных насосов, гребных винтов. Для этих механизмов момент Мс зависит от квадрата угловой скорости ω.

4. Характеристика с нелинейно спадающим моментом сопротивления (кривая 4 на рис. 1). Например, у механизмов главного движения некоторых металлорежущих станков момент Мс изменяется обратно пропорционально ω, а мощность потребляемая механизмом, остается постоянной.

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость его угловой скорости от вращающего момента ωд = f(M).

В качестве примеров на рис. 2 приведены механические характеристики: 1 - синхронного двигателя; 2 – двигателя постоянного тока независимого возбуждения; 3 – двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Рис. 2. Механические характеристики электродвигателей

Для оценки свойств механических характеристик электропривода используют понятие жесткости характеристики. Жесткость механической характеристики определяется по выражению

β = dМ /dωд,

где dМ – изменение момента двигателя; dωд – соответствующее изменение угловой скорости.

Для линейных характеристик значение β остается постоянным, для нелинейных – зависит от рабочей точки.

Используя это понятие, характеристики, приведенные на рис. 2, можно качественно оценить так: 1 – абсолютно жесткая (β = ∞); 2 – жесткая; 3 – мягкая.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 396; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!