Энергетический канал электропривода

Устройства управления представлены без разделения на блоки. Каждый из элементов цепи преобразования энергии может быть охарактеризован тремя основными показателями: качеством протекания процесса, длительностью его протекания и возможностью управления этим процессом.

Первый элемент – распределительная сеть (РС), по которой осуществляется подвод электроэнергии. Параметры сети влияют на параметры электроэнергии, поступающей на вход электропривода. Качество электроэнергии включает в себя несинусоидальность и несимметрию напряжения питания, колебания и отклонения напряжения и частоты. Качество питающего напряжения влияет на режим работы электропривода и обратно, характеристики и режимы силового канала электропривода определяют режим и потери энергии в распределительной сети.

Электрический преобразователь (ЭП) преобразует поступающую на его вход электроэнергию к виду, необходимому для последующего преобразования её в механическую работу электромеханическим преобразователем (ЭМП).

Электропреобразователь управляет уровнями потоков энергии к электромеханическому преобразователю и имеет возможность управления параметрами потребляемой и преобразуемой энергии. Так, возможно:

· регулирование потребляемой реактивной мощности в определенных пределах;

· регулирование гармонического состава тока;

· симметризация нагрузки в питающей сети в случае использовании преобразовательных устройств большой мощности.

Электромеханический преобразователь (двигатель) преобразовывает электроэнергию в механическую и задает с учетом параметров механической части характер механического движения рабочего органа (РО) и переменные, определяющие это движение: электромагнитный момент М и частоту вращения w при вращательном движении (силу F и линейную скорость V при поступательном движении).

В состав силовой части входит передаточный механизм (ПМ), связывающий электро-механический преобразователь ЭМП и исполнительный механизм (ИМ). Наиболее часто используется редуктор, который снижает скорость двигателя до уровня исполнительного механизма. Исполнительный механизм, например, барабан лебёдки– трос– отклоняющие шкивы, обеспечивает окончательное согласование скорости крюковой подвески (рабочего органа РО) со скоростью технологического объекта ТО (груза).

Процесс передачи и преобразования энергии в силовом канале сопровождается ее частичной потерей в каждом из элементов (DW) независимо от направления ее передачи. В конечном итоге потери энергии выделяются в виде теплоты.

Все элементы силового канала способны накапливать энергию в том или ином виде в зависимости от типа элемента:

· на индуктивностях накапливается энергия магнитного поля;

· на емкостях – энергия электрического поля;

· на упругих элементах и поднятых над землею массах – потенциальная механическая энергия;

· на вращающихся и движущихся линейно массах – кинетическая энергия.

В силовых электроприводах наиболее ёмкими накопителями энергии являются элементы механической части.

Например, электропривод подъёма (cм. рисунок) применен в мостовом кране. Определим запасы электромагнитной и кинетической энергии в его элементах. Пусть индуктивность якоря двигателя = 10^-2 Гн, а приведенный момент инерции J¢ = 2 кг×м². Подъему номинального груза соответствует ток =100 А при частоте вращения вала двигателя w = 100 1/с.

В этой системе накапливается энергия в индуктивностях

0,005 × 10⁴ Дж,

в механической части

10⁴ Дж.