Что такое электрический привод

Любая машина состоит из трех основных частей: двигателя, передаточного механизма к исполнительного органа. Для того чтобы технологическая машина выполняла свои функции, её исполнительные органы должны выполнять вполне определенные перемещения, которые осуществляются с помощью привода.

В общем случае привод может быть ручной, конный, механический, а также от ветряного двигателя, водяного колеса, паровой или газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания, пневматического, гидравлического или электрического двигателя. Привод является основным структурным элементом любой технологической машины, его основная задача — обеспечить требуемое перемещение исполнительного органа машины по заданному закону. Современную технологическую машину можно представить как комплекс взаимодействующих приводов объединенные системой управления, обеспечивающей исполнительным органам требуемые перемещения по сложным траекториям.

В процессе развития промышленного производства электрический привод занял в промышленности и в быту первое место по количеству и суммарной установленной мощности двигателей. В любом электроприводе можно выделить силовую часть, по которой энергия передается от двигателя исполнительному органу, и систему управления, обеспечивающую требуемое его перемещение по заданному закону.

Определение электропривода с развитием техники уточнялось и расширялось как в сторону механики, так и в сторону систем управления. В изданной в 1935 году книге «Применение электродвигателей в промышленности» профессором Ленинградского индустриального института В. К. Поповым было приведено следующее определение регулируемого электропривода: «Регулируемым двигателем и приводом мы называем такой, у которого можем менять скорость независимо от нагрузки».

Расширение областей применения и функций электрических приводов при комплексной автоматизации производственных процессов потребовало уточнения и расширения понятия «электропривод». На 3-й конференции по автоматизации производственных процессов в машиностроении и автоматизированному электроприводу в промышленности, состоявшейся в Москве в мае 1959 года, было использовано следующее определение: «Электропривод — комплексное устройство, осуществляющее преобразование электрической энергии в механическую энергию и обеспечивающее электрическое управление преобразованной механической энергией».

В 1960 году С. И. Артоболевский в работе «Привод — основной структурный элемент машины» делает вывод о том, что изучению приводов как комплексных систем, включающих двигатель, передаточный механизм и исполнительный орган, не уделяется должного внимания. Теория электропривода изучает условия работы электродвигателя без учета передаточного механизма и вспомогательного органа, а теоретическая механика изучает передаточные устройства и исполнительные органы без учета влияния двигателя.

В 1974 году в учебном пособии «Основы автоматизированного электропривода» Чиликина М.Г. и других авторов было дано следующее определение: «Электрическим приводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автоматизации производственных процессов, состоящее из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего устройств».

От передаточного устройства механическая энергия передается непосредственно исполнительному, или рабочему органу производственного механизма. Электропривод осуществляет преобразование электрической энергии в механическую энергию и обеспечивает электрическое управление преобразованной энергией в соответствии с технологическими требованиями к режимам работы производственного механизма.

В 1977 году в политехническом словаре, изданном под редакцией академика И.И. Артоболевского, было приведено следующее определение: «Электрический привод — электромеханическое устройство для приведения в движение механизмов и машин, в котором источником механической энергии служит электродвигатель. Электропривод состоит из одного или нескольких электродвигателей, передаточного механизма и аппаратуры управления».

Современные электроприводы отличаются высокой степенью автоматизации, что позволяет им работать в наиболее экономичных режимах и воспроизводить с высокой точностью требуемые параметры движения исполнительного органа машины. Поэтому в начале 1990-х годов понятие электропривода бы расширено в область автоматизации.

В ГОСТ Р50369-92 «Электроприводы. Термины и определения» приведено следующее определение: «Электропривод — электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса».

В учебнике В.И. Ключева «Теория электропривода», изданном в 2001 году, дано следующее определение электрического привода как технического устройства: «Электрическим приводом называется электромеханическое устройство предназначенное для приведения в движение рабочих органов машин и управление технологическими процессами, состоящее из передаточного устройства, электродвигательного устройства и управляющего устройства». При этом приводятся следующие пояснения назначения и состав различных частей электропривода.

Передаточное устройство содержит механические передачи к соединительные муфты, необходимые для передачи вырабатываемой двигателем механической энергии исполнительному механизму.

Преобразовательное устройство предназначается для управления потоком электрической энергии, поступающим из сети в целях регулирования режимов работы двигателя и механизма. Оно представляет собой энергетическую часть системы управления электроприводом.

Управляющее устройство представляет собой информационную слаботочную часть системы управления, предназначенную для сбора и обработки поступающей информации о задающих воздействиях, состоянии системы и выработки на её основе сигналов управления преобразовательным электродвигательным устройствам.

В общем случае понятие «электропривод» может иметь два толкования: электропривод как совокупность различных устройств и электропривод как раздел науки. В учебном пособии для вузов «Теория автоматизированного электропривода», изданном в 1979 году, отмечается, что «теория электропривода как самостоятельная наука родилась в нашей стране». Началом её зарождения можно считать 1880 год, когда в журнале «Электричество» была опубликована статья Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», в которой впервые были обоснованы преимущества электрического распределения механической энергии.

В этом же учебном пособии дается понятие электропривода, как раздела прикладной науки: «Теория электропривода — это техническая наука, изучающая общие свойства электромеханических систем, законы управления их движением и способы синтеза таких систем по заданным показателям».

В настоящее время электропривод — это важная, бурно развивающаяся область науки и техники, занимающая ведущее место в электрификации и автоматизации промышленности и быта, вправление его развития определяется расширением областей применения и повышением требований к электротехническим системам и комплексам.

Электропривод является энергетической базой индустриализации технологических процессов в промышленном производстве. Темпы его внедрения высоки. Электропривод потребляет более 60 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Совершенствование электроприводов в настоящее время осуществляется в направлении повышения их производительности, надежности, экономичности, точности работы, снижения удельных и массогабаритных показателей отдельных устройств и электромеханических систем в целом. На всех этапах совершенствования электротехники достижение электроприводом требуемых показателей сопровождалось развитием его теоретических основ.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Электропривод

Электрический привод (сокращённо — электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.
Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %) и главным источником механической энергии в промышленности.

Содержание

Виды электроприводов

• Нерегулируемые, простейшие, предназначенные для пуска и остановки двигателя, работающие в односкоростном режиме.
• Регулируемые, допускающие изменение частоты вращения и управление пуском и торможением электродвигателя для заданного технологического процесса. Способ регулирования зависит от типа двигателя. Так, для машин переменного тока применимо управление частотой, током в роторе. Для коллекторных машин применимо регулирование напряжением.
• Неавтоматизированные
• Автоматизированные
• Линейные — для частных случаев.
• Вращательные — наиболее распространённый тип. Чаще всего линейное перемещение получают механическими преобразователями вращательного движения двигателя.

Подбор электродвигателя

Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надёжную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.

При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями:

• Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду ме­ханической характеристики, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
• Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имею­щий наименьшие габариты, массу и стоимость.
• Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Правильный выбор типа, исполнения и мощности электрического двигателя определяет не только безопасность, надёжность и экономичность работы и длительность срока службы двигателя, но и технико-экономические показатели всего электропривода в целом.

Алгоритм выбора электропривода

Принцип действия исполнительных механизмов не является ключевым фактором выбора электропривода, ключевыми в данном случае являются характеристики технологического процесса, которые должен обеспечить механизм. Этому же условию должен соответствовать и электропривод.

Например алгоритм выбора технических специалистов, обслуживающих технологические процессы, в которых исполнительным механизмом является трубопроводная арматура, будет следующим:

• Выполняемая функция: запорная, дросселирующее регулирование, запорно-регулирующий режим, отсечка и т.д.
• Пропускная способность.
• Транспортируемая среда: абразивная, агрессивная химически, вязкая пульпа, огнеопасный газ, пар и т.д.
• Время срабатывания арматуры (в зависимости от типа).
• Высокая ремонтопригодность и длительный срок службы.

Следует иметь ввиду, что не может быть универсального электропривода. В качестве примера, приведём средний медеплавильный цех: цех имеет несколько анодных печей, печи работают в разных режимах: загрузка, плавление, восстановление, окисление и это неполный перечень. Требуемые характеристики механизмов для этих режимов различны, на каждом процессе бывает задействована различная группа приводной арматуры. Диаметры разнятся от 200 до 900 мм, различны и подающиеся среды – мазут, газ, воздух и проч., температурные режимы так же изменяются.

С другой стороны, конструкция электропривода может быть модульной, части привода могут свободно меняться, причём блоки разных исполнений должны быть по возможности унифицированы и легко заменяться.

Для некоторых механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме (краны, лифты), большую часть рабочего цикла двигатель работает на естественной характеристике и только относительно небольшое время работает на регулировочной характеристике, обычно на пониженной частоте вращения. В этом случае потери электроэнергии на регулировочной характеристике, сравнительно невелики, так как невелико время работы на ней. Поэтому здесь можно применять простые и дешёвые способы регулирования, даже если они вызывают повышенные потери мощности в обмотках.

Основными типами электродвигателей, которые используются для привода производственных механизмов с регулируемой скоростью движения рабочего органа, являются двигатели постоянного тока и асинхронные с короткозамкнутым или фазным ротором. Наиболее просто требуемые искусственные характеристики получаются у двигателей постоянного тока, поэтому до недавнего времени они преимущественно и находили применение для регулируемых электроприводов. С другой стороны, асинхронные двигатели, уступая двигателям постоянного тока по возможностям регулирования частоты вращения, по сравнению с последними проще в изготовлении и эксплуатации и имеют относительно меньшие массу, размеры и стоимость. Именно эти отличительные свойства асинхронных двигателей определили их главенствующее использование в промышленном нерегулируемом электроприводе. [1]

Число выпускаемых двигателей постоянного тока составляет лишь 4-5% числа двигателей переменного тока.

Современные российские производители электроприводов

Проблема регулирования скорости движения машин и механизмов с целью экономии электроэнергии решалась в последние десятилетия в основном с помощью регулируемых электроприводов. Причём, если ещё в 70-80-х годах преобладающими были регулируемые электроприводы постоянного тока, то в настоящее время они повсеместно вытесняются регулируемыми электроприводами переменного тока, как правило, с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Объясняется это достижениями микроэлектроники, позволяющими реализовать небольшими аппаратными затратами довольно сложные алгоритмы управления электродвигателем переменного тока, который в общем случае предпочтительнее двигателя постоянного тока по надёжности, массе, габаритам и стоимости.

Некоторые из производителей в России и СНГ: ООО «Электропривод» (Украина, Запорожье), ОАО Завод «Преобразователь» (Украина, Запорожье), ОАО «Запорожский электроаппаратный завод», НИПТИЭМ, ОАО «Владимир», ООО «АВВИ», ООО «Двигатель», «ТОМЗЭЛ», ЗАО Томск, ООО «Кранприборсервис» на базе СКТБ Башенного Краностроения (СКТББК г. Москва), ЗАО «Комбарко» (Россия, г. Москва), ООО НПФ «Ирбис» (г. Новосибирск), ООО «ЧЭАЗ — ЭЛПРИ» (дочернее предприятие ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод»), НТЦ «Приводная техника» (г. Челябинск), НПП «Уралэлектра» (г. Екатеринбург).

В статье А. Колпакова дан полный обзор российских производителей электроприводов.

Источник