8 Електропривід виробничих механізмів

Електричний привід - являє собою електромеханічний пристрій, призначений для приведення в рух робочого органу машини і управління її технологічним процесом. Він складається з трьох частин: електричного двигуна, що здійснює електромеханічне перетворення енергії, механічної частини, що передає механічну енергію робочому органу машини, і системи управління, що забезпечує оптимальне за тими чи іншими критеріями управління технологічним процесом. Характеристики двигуна і можливості системи управління визначають продуктивність механізму, точність виконання технологічних операцій, динамічні навантаження механічного обладнання та ряд інших чинників. З іншого боку, навантаження механічної частини приводу, умови руху її пов'язаних мас, точність передач і т. п. впливають на умови роботи двигуна і системи управління, тому електричні і механічні елементи електроприводу утворюють єдину електромеханічну систему, складові частини якої знаходяться в тісній взаємодії .

Властивості електромеханічної системи мають вирішальний вплив на найважливіші показники робочої машини і значною мірою визначають якість і економічну ефективність технологічних процесів.

Синхронним двигуном називається ел. двигун змінного струму, частота обертання якого не залежить від навантаження і знаходиться в строго постійному відношенні до частоти струму в мережі, а саме n = 60f/p.

Способи пуску СД:

1) Асинхронний пуск:

СД, які передбачають асинхр. пуск, виготовляють з явновираженими полюсами, в полюсних наконечниках яких закладена спец. пускова обмотка, аналогічна до більчачої клітки асинхр. короткоз. двигунів. При асинхр. пуску СД підведену до нього напругу понижують за допомогою реакторів або автотр-рів до 1/3 – 1/4 від номінальної. Рідше здійснюють пряме вмикання СД в мережу, і лише у виключних випадках пускову напругу підвищують відносно номінальної за допомогою автотр-ра. Процес асинхр. пуску СД полягає у тому, що під дією підведеної до статора двигуна пускової напруги по обмотці статора проходить 3-фазний струм, який створює обертове магн. поле. Під дією цього поля в пусковій обмотці індукується струм, який взаємодіє з обертовим полем, внаслідок чого виникає обертовий асинхронний момент і ротор розганяється до підсинхронної частоти обертання. При цьому обмотка ротора повинна бути замкнена на активний опір, який у 10-15 разів перевищує акт. Опір самої обмотки збудження, щоб уникнути перенапруги і пробивання ізоляції. Після того, як СД досягне частоти обертання приблизно 95% від номінальної, пусковий опір вимикається, в обмотку збудження подається пост. струм і ротор втягується в синхронізм.

2) При порівняно невеликій потужності двигуна, коли навантажувальний момент не перевищує 50% від номінального, для простоти пуску обмотка збудження постійно підімкнена до збудника, опір якого порівняно з опором обмотки збудження дуже малий, тому цю обмотку в режимі асинхронного пуску можна вважати замкненою накоротко. Після зменшення ковзання до s = 0,3 – 0,4 збудник збуджується. Така система пуску синхронного двигуна простіша, але має гірші пускові характеристики.

3) Синхронні двигуни дуже великої потужності запускаються додатковими пусковими двигунами. Також за допомогою допоміжного двигуна (або руками у випадку малої потужності) розкручують і однофазні реактивні синхронні двигуни. Це спричинено важкими умовами пуску, оскільки однофазний двигун може створювати тільки пульсуюче поле.

Способи гальмування:

1) генераторний, хоча для гальмування СД такий режим практичного значення не має, оскільки при цьому (у випадку СД) не можна отримати зниження швидкості;

2) динамічний – викор. у більшості випадків. При такому гальмуванні обмотки статора відмикаються від мережі і замикаються на резистори. Механ. хар-ки в цьому випадку подібні до хар-к АД при динам. гальмуванні. Інтенсивність гальмування залежить від опору статорного кола і від потоку, який створюється роторною обмоткою. Час гальмування при живленні кіл збудження від власного збудника, що знаходиться на валу СД, більший, ніж при живленні від незалежного джерела постійного струму.

3) гальмування противмиканням – для СД майже не використовується, так як воно супроводжується великими поштовхами струму і веде до ускладнення управління через необхідність відключення двигуна при підході до нульової швидкості.

Регулювання швидкості обертання ДПС парал. зб. зміною напруги

Оскільки обмотки двигуна розраховані на ном. напругу, тому напругу тільки зменшують і регулювання здійснюється вниз від Uн.

Даний спосіб забезпечує високу стабільність роботи, оскільки жорсткість характеристик не змінюється. Економічність регулювання визначається перетворювальним пристроєм, в якості якого використовують систему “генератор-двигун” (Г-Д) або ТП-Д.

В системі Г-Д якір двигуна за допомогою кабелю з”єднаний з якорем генератора постійного струму, який приводиться в рух АД з короткоз. Ротором, що обертається з постійною швидкістю. Для живлення обмоток збудження двигуна і генератора використ. дод. машину – “збудник”, який так само приводиться в рух від цього ж двигуна.

Система дозволяє змінювати струм збудження двигуна за величиною і струм збудження генератора за величиною і напрямом. Пуск системи здійснюється при мін. струмові збудження генератора, який поступово збільшують для розгону двигуна до ном. швидкості. При цьому збільшується ЕРС генератора, а отже і напруга на затискачах регульованого двигуна.

Дана система дозволяє змінювати щвидкість вниз від Uн зміною ЕРС і вверх зміною Ізб, а також здійснювати генераторне гальмування до повної зупинки ДПС, поступово зменшуючи ЕРС генератора. Недоліком цієї системи є великі габарити і значна встановлена потужність дод. ел. машин.

Вказаних недоліків позбавлена система тиристорних перетворювачів (ТП-Д), в якій зміна U на виході здійснюється зміною кута відкривання тиристора, що забезпечує зміну провідності напівпровідн. пристрою і відповідну зміну напруги.

де - кути відкривання тиристора.

Даний спосіб забезпечує високу жорсткість характеристик і висову плавність регулювання. Система ТП-Д широко використо-вується для двигунів різних потужностей, хоча вартість тиристорів ще висока.