Моменты, действующие в электроприводе



Электрический привод (сокращённо — электропривод, ЭП) — это управляемая электромеханическая система, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую и обратно и управления этим процессом. Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %)[1] и главным источником механической энергии в промышленности. Приступая к изучению систем управления электроприводами, необходимо, прежде всего, определить общую структурную схему электропривода, обозначить задачи, решаемые отдельными его элементами. Проиллюстрируем структурную схему электропривода (рис. 1.1). Рис. 1.1. Структурная схема электропривода Электропривод служит для преобразования энергии, поступающей от внешней сети энергоснабжения в энергию движения рабочего органа (РО). Непосредственное преобразование электрической энергии в механическую производится электрической машиной – ЭМП (электромеханическим преобразователем) переменного или постоянного тока. Электрическая машина соединяется с рабочим органом через механическую систему передач, но принято пересчитывать (приводить) параметры нагрузки РО к валу машины и в дальнейшем систему передач не рассматривать как отдельное звено [1]. Для изменения режима работы ЭМП и согласования параметров энергетической сети (рода тока, питающего напряжения или частоты тока) служит преобразователь тока П. В современных электроприводах в качестве силового преобразователя П используется либо полупроводниковый выпрямитель-инвертор (для работы совместно с двигателем постоянного тока), либо преобразователь частоты (для работы совместно с асинхронным или синхронным двигателем). Необходимо отметить, что в общем случае направление потока энергии может быть как прямым (то есть энергия поступает от сети через преобразователь П к электрической машине ЭМП, вследствие чего на выходе привода имеем механическую энергию движения РО), так и обратным. А именно: механическая энергия, поступающая от РО, преобразуется в ЭМП, работающем в генераторном режиме, в электрическую энергию, затем либо поглощается элементами привода (режим электрического тормоза), либо возвращается обратно в сеть (режим рекуперативного торможения). Процессом преобразования энергии (работой привода) управляет оператор, задавая командные воздействия на систему управления (СУ). Система управления, сравнивая командные воздействия с информацией о текущем состоянии и режиме работы РО, получаемой посредством системы измерительных преобразователей ИП, организует работу силовых ключей преобразователя П и соответственно изменяет режим работы ЭМП таким образом, чтобы характеристики работы РО соответствовали заданным.   2. Электропривод механизмов имеет перед другими системами приводов определенные технические преимущества:1) простота устройства электрических двигателей; 2) широкий диапазон мощностей двигателей, допускающих их использование для любых механизмов практически без всякого ограничения; 3) возможность дистанционного управления; 4) удобство регулирования скорости; 5) широкие возможности автоматизации процессов управления. 6) постоянная готовность к работе 7) экономичность и возможность реверсирования 8) упрощение трансмиссий и возможность применения индивидуального привода для каждого механизма В настоящее время существует огромное количество разновидностей электроприводов. Их можно в первом преближении разделить на группы по следующим основным признакам. Классификация электроприводов по характеру движения: · поступательного и вращательного движения; · регулируемые и нерегулируемые; · непрерывного и дискретного действия; · однонаправленные и двунаправленные (реверсивные); · вибрационные (реализующие возвратно-поступательное движение). Классификация электроприводов по числу используемых электродвигателей: · групповые электроприводы; · индивидуальные; · взаимосвязанные электроприводы. Классификация электроприводов по виду электрического силового преобразователя: · управляемые и неуправляемые; · с выпрямителем или инвертором; · с преобразованием напряжения или частоты; · со звеном постоянного или переменного тока , или их совокупностью.    

Моменты, действующие в электроприводе

Допустим, что механическая система состоит из абсолютно жестких элементов и не содержит воздушных зазоров. Тогда движение одного элемента дает полную информацию о движении всех остальных, и движение системы можно рассматривать на этом элементе. Обычно за такой элемент берут двигатель. На механическую систему воздействует электромагнитный момент двигателя (M) и суммарный, приведенный к валу двигателя момент сопротивления – статический момент (Mс), включающий момент сопротивления механизма и момент от всех механических потерь в системе, в том числе и от механических потерь в двигателе.

Моменты можно разделить условно на три категории:

реактивные моменты;

демпферные моменты;

активные моменты.

Реактивный момент, его еще называют моментом сухого трения – это момент от сжатия аморфных тел, трения, резания и т.п., характеризующий переход от состояния покоя к движению и изменяющий свой знак при изменении направления движения привода. Формально момент сухого трения описывается выражением

Mст=M0signω

где M0 – модуль момента сухого трения, ω – скорость вращения. При линейном перемещении элементов привода вместо скорости вращения ω в выражение (1.1) необходимо подставлять скорость линейного движения (V).

Демпферный момент, его называют также моментом вязкого трения – это момент от перемещения тела в среде жидкости. Он пропорционален скорости вращения или линейного перемещения и изменяет свой знак при изменении направления движения. Формально он описывается выражением

Mвт=kвтω

где kвт – коэффициент вязкого трения (коэффициент демпфирования).

Активный момент – это момент от силы тяжести. В статике – от растянутых, сжатых и скрученных упругих тел. Его знак не меняется при изменении направления движения, а модуль может быть как зависимым (при скручивании и сжатии упругих тел), так и независимым от угла поворота или величины линейного перемещения (действие силы тяжести).

Реальные моменты, воздействующие на привод, чаще всего содержат все перечисленные составляющие, поэтому при их формальном описании используют приближенные аппроксимирующие зависимости, например, вида

Mс=M0signω+(MнM0)(ω/ωн)s,

где Mн, ωн – соответственно номинальные момент и скорость рабочего органа, s – показатель степени, определяющий характер изменения его момента при изменении скорости. Например, при s=0 момент не зависит от скорости, т.е. остается постоянным, при s=−1 с ростом скорости момент уменьшается так, что мощность на валу остается неизменной, а при s=2 с ростом скорости момент растет пропорционально ее квадрату и такую нагрузку называют вентиляторной.

 

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 446;