2.5. Общие сведения о системах электропривода машин и механизмов

Для выполнения технологической операции исполнительный орг ан рабочей машины должен совершать механическое движение с требуемой скоростью (в некоторых случаях — регулируемой) и преодолевать при этом силу сопротивления. Таким образом, к исполнительному органу должна быть подведена механическая энергия от устройства, названного приводом. Передаточное устройство предназначено для преобразования форм движения и передачи механической энергии от двигательного устройства к рабочим органам.

Следовательно электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств и предназначенная для приведения в движение рабочих органов машин и управления этим движением.

В современный электрический привод входят следующие основные устройства:

- преобразовательное устройство питания, подводящее электроэнергию требуемых параметров;

- электрический двигатель, преобразовывающий подводимую электрическую энергию в механическую;

- передаточное устройство, осуществляющее передачу механической мощности от электродвигателя к исполнительному механизму;

- устройство управления и регулирования электрической и механической мощностями;

- устройство автоматизации.

Понятие о принципиальном устройстве машины дает техническая документация, важной частью которой является структурная схема. Структурная схема представляет собой графическое изображение машины (механизма) с использованием условных обозначений (прямоугольников, окружностей и линий), отражающее основные структурные элементы и связи, могут быть показаны с буквенно-цифровой индексацией, указывающей названия и параметры механизмов.

Функциональные связи между узлами отображаются сплошными линиями, допускается указание на них направлений связей в виде стрелок. Структурная схема отражает сущность построения конструкции, не раскрывая полностью конструктивных особенностей, она также дает представление о распределении поступившей от источника энергии. Структурная схема электропривода приведена на рисунке 2.7.

Управление преобразователем осуществляется от блока управления, на вход которого поступают задающий сигнал и сигналы обратной связи, содержащие информацию о характере движения исполнительных органов, работе отдельных узлов, аварийных режимах. Преобразователь вместе с блоком управления образуют систему управления.

Электропривод всегда имеет два канала — силовой и информационный (рис. 2.8). По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка сведений о состоянии и функционировании системы, диагностика ее неисправностей. Силовой канал в свою очередь состоит из двух частей —- электрической и механической и обязательно содержит связующее звено — электромеханический преобразователь. В электрическую часть силового канала входят устройства, передающие электрическую энергию от источника питания (электрической сети, автономного электрического генератора, аккумуляторной батареи и т.п.) к электромеханическому преобразователю и обратно и осуществляющие, если это нужно, преобразование электрической энергии.

Механическая часть состоит из подвижного органа электромеханического преобразователя, механических передач и исполнительно органа установки, в котором полезно реализуется полученная механическая энергия.

Информационный канал содержит устройства ввода, вывода, преобразования информации, связи с силовым каналом. На структурной схеме электропривода (рис. 2.8) жирными стрелками показаны силовые каналы передачи электрической и механической энергии, а тонкими — каналы передачи сигналов управления.

Структура привода определяется общей схемой передачи движения. Выбор этой схемы основывается на сравнительном анализе кинематических и динамических свойств передаточных механизмов. Механизмы силовой передачи должны обеспечивать необходимые кинематические режимы движения, передачу усилий и моментов к рабочей части механизма при наилучшем использовании мощности двигателя.

Электромеханические приводы являются наиболее распространенными системами передачи и преобразования энергии. В составе привода имеются источник движения (электродвигатель), редуктор, передачи гибкой связью. Выходным звеном привода обычно бывает рабочий вал или распределительно-управляющий вал.

В электроприводах используются асинхронные и синхронные двигатели; двигатели постоянного тока независимого, последовательного и смешанного возбуждения; вентильные, шаговые и линейные двигатели постоянного и переменного тока. Трехфазные асинхронные электродвигатели наиболее распространены на торговых объектах общественного питания благодаря простоте, надежности и относительно низкой стоимости. Асинхронный электродвигатель состоит из статора и ротора, который вращается на подшипниках (рис. 2.9). Магнитопроводы статора и ротора набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. В пазы магнитопроводов статора и ротора укладываются обмотки.

Выбранный электродвигатель должен соответствовать условиям технологического процесса рабочей машины. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины. При этом из-за перегрева будет происходить ускоренное старение изоляции и двигатель преждевременно выйдет из строя. При завышенной мощности повышается первоначальная стоимость электропривода, снижаются коэффициенты полезного действия электропривода и электродвигателя.

Выбор электродвигателя обычно производится в следующей последовательности: расчет мощности и предварительный выбор двигателя; проверка выбранного двигателя по условиям пуска, перегрузки и нагреву. Электродвигатель считается выбранным правильно по мощности, если он выполняет требуемые функции и не перегревается.