Классификация электроприводов.

Электропривода могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По виду движения:

- ЭП вращательного однонаправленного и реверсивного движения.

- ЭП поступательного однонаправленного и реверсивного двияжения.

- ЭП поступательно-вращательного движения.

2. По характеру движения:

- ЭП непрерывного движения. - ЭП пульсирующего движения.

3. По скоростному виду.

ЭП с постоянной скоростью;ЭП с эпизодически меняющейся скоростью;ЭПс изменяющейся по определенному закону скорости.

4. По характеру передачи энергии от двигателя к рабочей машине.

- групповой привод. - однодвигательный ЭП или индивидуальный. - многодвигательный.

Групповой ЭП это такая система, когда один двигатель приводит в движение группу исполнительных механизмов.

Недостатки:

1. Громоздкость трансмиссии. 2. Большие площади. 3. Невозможность автономной работы.

Однодвигательный привод – когда каждый исполнительный механизм приводится приводится отдельными электродвигателями.

Достоинства:

1. Увеличивается надежность передач, упрощаются трансмиссии. 2. Возможна автономная работа каждого исполнительного механизма. 3. Возможность широкой автоматизации.

Многодвигательный привод – это такая система когда каждый рабочий орган рабочей машины приводится в движение отдельным двигателем.

Если например в металлорежущих станках используется один двигатель, то это индивидуальный ЭП, а если на вращение детали на продольном и поперечном движении резца используются разные двигатели, то это многодвигательный привод.

Определение электропривода.

Электроприводом называется электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую и обеспечивающее электроуправление механической энергией.

ЭП состоит из 3-х частей:

- электрического двигателя;

- механической части при помощи которой движение передается от двигателя к исполнительному механизму;

- системы управления.

Структурно ЭП можно представить следующим образом:

ССУ – силовая часть системы управления – представляет преобразователь который может быть различен в зависимости от типа двигателя. Для двигателя постоянного тока преобразователь преобразует переменное напряжение сети в регулируемое постоянное напряжение. Для двигателя переменного тока преобразователь преобразует переменное напряжение сети неизменной частоты в переменное напряжение регулируемой частоты.

ЭМП – электромеханический преобразователь.

РД – ротор двигателя – преобразует электромагнитный момент во вращающий момент на валу.

РД входит как в двигатель, так и в механическую часть

ПМ – передаточный механизм или редуктор.

ИСУ – информационная часть системы управления – включает в себя аппаратуру управления, реле, пускатели, контакторы и т.д. Нелинейные блоки (блоки перемножения), функциональные блоки и т.д. Блоки защиты, блок датчиков и блок задающих устройств. РО – рабочий орган.

На основании сравнения текущего состояния системы с датчиков обратной связи и заданных сигналов с блоков заданных устройств, информационная часть СУ формирует задание на силовую часть СУ или преобразователь.  

ЭП могут быть стационарными и автономными.

6. Приведение моментов инерции, жесткостей, моментов сопротивления.

1. Приведение моментов инерции.

Основой приведения моментов инерции является равенство кинематических энергий приведенного и реального элементов кинематической схемы.

,  - кинетическая энергия приведенного элемента,  - кинетическая энергия реального элемента.

,  - передаточное число.

где z1 – число зубьев ведомой шестерни.

z2 – число зубьев ведущей шестерни.

 при приведении вращательного движения к вращательному движению вала двигателя.

При приведении поступательного движения к вращательному.

. - кинетическая энергия реального элемента. m – масса реального элемента. V – линейная скорость реального элемента.

.  - приведение поступательного движения к вращательному.  - радиус приведения.

2. Приведение жесткостей.

Основой приведения жесткостей является равенство потенциальных энергий приведенного и реального элементов кинематической цепи.

Потенциальная энергия связана с понятием жесткости. При вращательном движении жесткость  - это отношение крутящего момента к деформации угла.

При поступательном движении.

 

Потенциальная энергия приведенного элемента

,  - потенциальная энергия приведенного элемента, - потенциальная энергия реального элемента.

.  приведение вращательного движения к вращательному.

При приведении поступательного движения к вращательному приравниваем поступательные энергии реального элемента и приведенного.

,

3. Приведение моментов сопротивлений.

Основой приведения моментов сопротивлений является равенство элементарных работ для реального и приведенного элементов кинематической цепи.

Приравняем элементарные работы реального и приведенного.

М_прdφ₁= М_Cdφ

 - приведение вращательного движения к вращательному.

При приведении линейного движения к вращательному приравниваем элементарные работы приведенного и реального элементов.

М_прdφ₁= FdS, , М_пр= Fρ
7. Уравнение движения.

Уравнение движения рассматриваем для 2-х массовой механической системы.

Воспользуемся для вывода уравнения движения уравнением Лагранж второго рода.

,

,

, ,

Т.о.

Для того чтобы математическое описание механической части электропривода было полным необходимо знать закон изменения упругого взаимодействия.

,

В соответствии с этой системой уравнений составим структурную схему механической части.

Получили структурную схему механической части 2-х массовой системы без учета вязкого трения. Такая структурная схема иногда используется для синтеза системы управления.

Рассмотрим поведение упругого момента.

М₁₂=М_у

, ,

Допущения: пренебрегаем М_С1 и М_С2.

Умножим обе части первого уравнения на , а второго на  и вычтем из первого второе.

,

Ω₁₂ – это частота собственных колебаний системы.

Момент упругий будет изменяться по колебательной не затухающей зависимости.

Любая механическая система содержит вязкое трение поэтому упругий момент можно выразить следующим образом.

,

,

С учетом вязкого трения Му будет представлять затухающие колебания, причем чем меньше жесткость, тем меньше колебаний. Жесткость выбирается опытным путем в зависимости от кинематики и может составлять от одной сотой С₁₂ до 0,1 С₁₂ при наличии в кинематики канатов.

Структурная схема с учетом вязкого трения может быть представлена в следующем виде.

Данная структурная схема применяется для большинства механизмов.