0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электропривод и двигатель в чем разница

Электрический привод

Электрический привод (сокращённо — электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.
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.

Определение по ГОСТу Р 50369-92 [2] Электропривод — электромеханическая система, состоящая из преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Как видно из определения, исполнительный орган в состав привода не входит. Однако, авторы авторитетных учебников [1] [3] включают исполнительный орган в состав электропривода. Это противоречие объясняется тем, что при проектировании электропривода необходимо учитывать величину и характер изменения механической нагрузки на валу электродвигателя, которые определяются параметрами исполнительного органа. При невозможности реализации прямого привода электродвигатель приводит исполнительный орган в движение через кинематическую передачу. КПД, передаточное число и пульсации, вносимые кинематической передачей также учитываются при проектировании электропривода.

1. Швейный электропривод должен «отдыхать»

Как правило, мы не особо обращаем внимание на главную деталь швейной машины — швейный электропривод. Работает электродвигатель, ну и хорошо. Только вот иногда замечаем, что после продолжительной работы появляется специфический запах и замедляется скорость работы швейной машинки. Это первый признак того, что вы перегружаете электродвигатель, не даете ему «отдых» и обмотки внутри начинают греться, оттого и появляется запах жженых проводов. Вероятней всего, это сигнализирует о том, что со временем вам придется купить новый электропривод. Купить же, хороший швейный электропривод и оплатить работу мастера иногда достигает половины стоимости машинки, и все лишь потому, что мы не всегда знаем, как должен работать швейный электропривод. Может не во всех инструкциях, но вот у швейной машины Чайка и Подольская указано, что бытовые электроприводы должны работать с циклом 40 к 60. То есть, например, 4 минуты двигатель работает, а 6 «отдыхает». И только на промышленных машинах электродвигатели могут работать непрерывно, поскольку у них совершенно иное устройство электродвигателя и принцип работы.

Видео как разобрать электропривод бытовой швейной машинки.

Любой бытовой швейный электропривод, в том числе и для оверлока, устроен так, что во время работы обмотки его нагреваются. Изоляция, намотанных проводов привода, рассчитана выдерживать значительные температуры, но всему есть предел. И когда приходится шить или обметывать большое количество, например штор, то часто мы «забываем» про машинку, и она работает без остановки несколько часов подряд. Это и приводит к перегреву электропривода. Внутри каждого электропривода вмонтирован вентилятор, лопасти которого засасывают воздух и охлаждают проводку. Но они слишком маленькие, а воздух внутри корпуса машинки слишком теплый, особенно в жаркую летнюю погоду. В результате лак на проводах плавиться, появляется вначале жженый запах, а когда провода полностью «оголятся» происходит их замыкание и тогда уже это можно и увидеть и услышать.
У промышленных швейных машин вентилятор внутри двигателя стоит намного мощнее. Он настолько сильно втягивает воздух, что даже холодно иногда бывает ногам от его работы. Да и принцип работы у такого двигателя совершенно иной, но это вряд ли кому интересно. Главное помнить, что нужно беречь электропривод своей машинки, оверлока и давать ему периодически «отдыхать».

Комплектующие и аксессуары электропривода

Электродвигатель: по запросу на предприятии электроприводы могут комплектоваться одним из трёх типов электродвигателей.

Асинхронные трёхфазные электродвигатели мультинапряжением 230/400В 50Гц. асинхронные однофазные 220В 50Гц. двигатели постоянного тока 12, 24, 36 В. Класс изоляции и защиты электродвигателей IP54F, IP55F. По запросу возможно изготовление электродвигателей с более высоким классом защиты IP64 и выше, класса изоляции Н и выше.

Все типы электродвигателей могут комплектоваться электромагнитным или ручным тормозом. Тыловое крепление: скоба, шарнирно прикреплённая к задней части электропривода: позволяет вращение механизму.

Версия фланцевого исполнения с фланцем — переходником для крепления промежуточной муфты, евростандарт. Электрическое устройство ограничения хода штока: два электрических переключателя на дополнительном штоке, позволяющие остановить движение штока по достижении им крайних положений, и избежать повреждения электропривода.

Магнитное устройство ограничения хода штока: герконы, крепятся на трубе с помощью хомутов. Позволяют, как и электрическое устройство — регулировать длину хода штока и остановку. С помощью дополнительных выключателей, установленных на шток возможно осуществлять промежуточные остановки электроприводов или узнавать положение штока.

Индуктивное устройство ограничения хода штока: крепится на защитной трубе электропривода в требуемом положении. Устройство антиповорота штока: устанавливается по запросу и позволяет штоку совершать линейное движение без действия на него внешней реакции, когда проворот штока нельзя предотвратить внешними конструкциями.

Предохранительная муфта: устройство, предназначенное для защиты электропривода и двигателя от неожиданных динамических перегрузок во время линейного перемещения штока и от неправильного использования. Контрагайка: дополнительная бронзовая гайка, зашплинтованная с зазором к рабочей гайке, установка по запросу.

Читать еще:  Что такое бесколлекторный сенсорный двигатель

Защитный гофр: устанавливается при специфических условиях эксплуатации (абразивная пыль, влажность). Устройство контроля положения штока: позволяет косвенным или прямым методом определять длину выдвинутого штока.

Комплектация инкрементальными энкодерами, линейными и вращательными потенциометрами, кодирующими устройствами.

Просмотров: 7493 | Дата публикации: Четверг, 23 мая 2013 08:32 |

Классификация электроприводов

Различают следующие виды электроприводов:

с постоянным/переменным током (в зависимости от рода используемого тока);
линейный, дискретный, с вращательным движением (согласно характеру осуществляемого движения);
электрогидравлический, магнитогидродинамический, редукторный (по виду передаточного механизма);
главный, вспомогательный, для передач (по значимости и важности использования);
автоматизированный, управляемый с помощью программ, адаптивный, позиционный, следящий (в зависимости от вида управления и назначения);
групповой, индивидуальный, взаимосвязанный, с несколькими двигателями, электрический вал (по числу рабочих органов).

Электропривод и двигатель в чем разница

Приводы постоянного тока служат для управления двигателями постоянного тока. Правда не везде, а лишь там, где требуется плавное и точное регулирование скорости и вращающего момента электромотора в достаточно широких пределах.

Где же конкретно могут использоваться приводы постоянного тока? Для того, чтобы ответить на данный вопрос, нам надо вначале сказать несколько слов о принципе работы двигателя постоянного тока.

Вообще надо заметить, что электродвигатели — очень распространенный объект управления в различных устройствах и технических системах. Причем настолько, что без них вся наша современная жизнь очевидно вовсе не была бы такой уж и современной. Точнее мы бы так и не ушли далее технологий начала 19 века. И не имели бы не только компьютеров, с их гаджетами, но и вообще не знали бы, например, даже столь привычного нам электрического освещения, поскольку сами электрогенераторы – это, по сути, те же самые электродвигатели, но только преобразующие различные виды неэлектрической энергии (механическая, химическая или тепловая) в электрическую энергию.

Сами электродвигатели при этом, как известно, делятся на электродвигатели постоянного тока и электродвигатели переменного тока. Причем сегодня в силу бурного развития научно-технической мысли, которая предлагает более совершенные алгоритмы векторного управления и довольно дешевые и удобные в использовании частотники, именно последние приобретают все большую популярность в промышленности.

Однако, нельзя не сказать, что и двигатели постоянного тока рано еще списывать со счетов. Они имеют свои весьма важные и существенные преимущества. Дело в том, что один из «глобальных» минусов двигателя постоянного тока – это коллектор, его низкая механическая прочность, а также слабая механическая прочность щеток.

Но зато у двигателя постоянного тока можно менять скорости в достаточно широком диапазоне при относительном постоянстве момента на валу. При этом количество оборотов двигателя постоянного тока пропорционально величине напряжения, которое подается на якорную обмотку. А это значит, что в диапазоне скоростей от нуля до номинального значения электродвигатель может развивать полный крутящий момент. Именно поэтому двигатель постоянного тока широко используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить большой момент при низких скоростях электродвигателя почти до его остановки при наличии полной нагрузки с последующим стартом. К таковым областям относятся электроприводы лифтов, кранов, ленточных конвейеров, смесителей, экструдеров и топу подобных механизмов.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Вообще надо заметить, что самой первой из всех изобретенных в XIX веке вращающихся электромашин был именно электродвигатель постоянного тока. Сам принцип действия его известен с середины прошлого столетия и основан на том, что крутящий момент здесь создаётся путём взаимодействия между двумя магнитными полями — полем обмотки возбуждения и полем, создающимся обмотками во вращающемся якоре.

Впрочем, в некоторых моделях двигателей постоянного тока нет обмотки возбуждения, вместо нее установлены постоянные магниты, сохраняющее стационарное магнитное поле при любых рабочих условиях.

Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что ток, проходя через якорь, создаёт магнитное поле, которое пытается выровняться со стационарным полем. Происходит вращение двигателя/

Рис. 1. Схема двигателя постоянного тока

При этом коллектор (так называется набор сегментированных медных планок), разрывает электрический контакт с уже «выровненной» обмоткой и возбуждает другую обмотку (или как в простом примере, показанном выше, перевозбуждает ту же цепь в противоположном направлении), создавая другое не выровненное магнитное поле, которое продолжает вращать якорь. Электрический контакт между вращающимися сегментами коллектора и стационарным источником питания в этом случае происходит через угольные щетки. Поскольку здесь постоянно имеет место механическое трение, то эти щетки изнашиваются через определенное время (как и сам коллектор) и соответственно требуют своей периодической замены.

Впрочем, следует заметить, что большинство промышленных электродвигателей постоянного тока изготавливаются с несколькими обмотками якоря, а не с одной, как показано на упрощенной иллюстрации сверху.

В электродвигателях постоянного тока проявляются следующие отношения между механическими и электрическими величинами:

  1. Крутящий момент. Он прямо пропорционален силе магнитного поля якоря, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна току, проходящему через обмотки якоря. Так же момент прямо пропорционален силе постоянного магнитного поля, которое, в свою очередь, прямо пропорционально току, проходящему через возбуждающую обмотку (в двигателе без магнитов).
  2. Скорость. Скорость ограничена ЭДС, генерируемой якорем при вращении в постоянном магнитном поле. Эта ЭДС прямо пропорциональна скорости вращения якоря, и также прямо пропорциональна силе постоянного магнитного поля (которая прямо пропорциональна току возбуждающей обмотки в электродвигателе без магнитов). Это значит, что скорость прямо пропорциональна напряжению якоря, а также обратно пропорциональна силе постоянного магнитного поля, которая прямо пропорциональна току, проходящему через возбуждающие обмотки (в двигателе без магнитов).
Читать еще:  Что такое магнитная система двигателя

Управление двигателем постоянного тока

Последнее же означает, что, меняя тока обмотки, можно изменять соотношение между скоростью и моментом. Однако этого недостаточно для управления общей мощностью двигателя. Чтобы управлять выходной мощностью электродвигателя постоянного тока также необходимо управлять напряжением и током якоря. Для этой цели можно было бы использовать переменные резисторы, но этот метод не используется в настоящее время, так как приводит к потере мощности. Лучшим решением здесь будет применение электронной схемы регулирования мощности на транзисторных ключах быстро отключающих и включающих якорь двигателя в цепь. Такой тип управления называется широтно-импульсной модуляцией, или ШИМ.

Рис.2. Схема управления скоростью и моментом ДПТ

По традиционной технологии для импульсного питания двигателя постоянного тока используют схему управляемого выпрямителя, в котором для преобразования переменного тока в постоянный вместо обычных выпрямляющих диодов используют тиристоры (управляемая схема Ларионова). Основным источником питания промышленных двигателей постоянного тока остается переменный ток, и этот переменный ток должен быть преобразован в постоянный в некотором узле системы; управление имеет смысл интегрировать прямо в этот выпрямительный узел.

Рис.3. Схема управляемого выпрямителя

Схема управляемого выпрямителя работает по принципу изменения времени «пускового» импульса относительно импульсов колебаний переменного тока. Чем раньше в каждом периоде переменного тока откроется тиристор, тем дольше он будет пропускать ток к двигателю. Схема фазового управления отвечает за генерацию импульсов и их длительность.

Отсюда следует, что привод постоянного тока просто регулирующий подводимую мощность к двигателю был бы трудно регулируемым и не применим в большинстве задач. Для управления двигателем необходимо управлять скоростью. Поэтому на двигателях постоянного тока устанавливают тахогенераторы, механически соединённые с валом двигателя.

Тахогенератор представляет собой небольшой генератор, создающий постоянное напряжение, прямо пропорциональное скорости вращения вала, обычно с выходом 0-10В постоянного тока, реже 0-220В переменного тока. По его показаниям регулируемый привод постоянного тока регулирует электрическую мощность, подводимую к двигателю так, чтобы скорость вращения совпала с заданной управляющим сигналом. Имея датчик обратной связи для регулирования скорости, привод постоянного тока точно регулирует скорость вращения двигателем.

Рис. 4. Схема управления двигателем постоянного тока

Менять ли привод постоянного тока?

Следует заметить, что в силу длительного периода широкого применения двигателей постоянного тока, на протяжении довольно долгого времени для регулировки скорости вала двигателя использовались приводы постоянного тока. Тем самым, данные приводы имели широкое распространение и были установлены на огромном количестве различных машин, механизмов и оборудовании. Но вот в чем проблема – дело в том, что раньше приводы постоянного тока выпускались с управлением на аналоговых микросхемах. А это вело к длительной настройке оборудования, необходимости постоянного обслуживания привода и частой его перенастройки. В результате против двигателей постоянного тока и соответственно приводов постоянного тока сложилось предубеждение о ненужности и даже вредности установки таких систем. Повсеместно обозначилась тенденция к замене «постоянников» на «переменники». И где-то это и правда оказалось оправдано, но…

Увы, но часто «дьявол кроется в деталях»!

Следует заметить, что сейчас приводы постоянного тока выпускаются с фазными схемами управления, основанными на современных микропроцессорах. А это значит, что они стали значительно более надежны и, ГЛАВНОЕ, не нуждаются в необходимости постоянного обслуживания привода и частой перенастройки приводов. А поскольку вопреки публикациям в СМИ и доводам производителей приводов переменного тока, существует еще немало таких применений, где приводы постоянного тока являются предпочтительными по своему функционалу (а в конечном счете и по деньгам), то возможно при модернизации оборудования следует обратить внимание на приводы постоянного тока.

Более того, сегодня необходимо учитывать, что очень часто, при модернизации систем управления, простая замена устаревших приводов постоянного тока новыми современными приводами постоянного тока, является экономически более выгодной!

Подумайте! Возможно это Ваш случай? Причем в данном случае имеет смысл обратить именно на лидеров по производству приводов постоянного тока, одним из которых является фирма Siemens, выпускающая приводы постоянного тока серии SINAMICS DCM — современный мощный привод постоянного тока со многими дополнительными модулями расширения, интеграции в промышленные сети и встроенными функциями для решения типовых технологических задач (намотка-размотка и т. д.).

НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Номинальный момент, а значит, и номинальная мощность, развиваемая двигателем в длительном режиме, определяется нагревом двигателя, который ограничивается главным образом классом нагревостойкости изоляции, применяемой для обмоток. В табл. 14-1 приведены значения предельной температуры для материалов, применяемых в электромашиностроении.

Читать еще:  Gps трекер обороты двигателя

При температуре окружающей среды +35° С стальные сердечники и другие части, соприкасающиеся с обмотками, при изоляции обмоток классов А и В йе должны иметь соответственно превышения температуры более 65 и 85°. Контактные кольца при тех же условиях должны иметь температуру не выше 70 и 90° С, а коллекторы 65 и 85° С. Температура подшипников скольжения не должна превышать 80° С, а подшипников качения 95° С.

Если изоляция работающей машины имеет температуру, большую указанной в табл. 14-1, то срок службы изо ляции сильно сокращается. Пониженная температура удлиняет срок службы машины, но машина при этом плохо используется и не экономична.

Рис. 14-2. Диаграмма неизменной нагрузки двигателя.

На рис. 14-1. показана кривая нагревания машины при работе, т. е. ϑ = f (t), где ϑ — температура машины, а t — время работы. В момент включения машины (t = 0) температура всех ее частей равна температуре окружающей среды ϑ. В первое время работы перепад температуры от машины к окружающей среде мал, а значит, и излучение во внешнюю среду мало и все тепло, почти целиком, идет на повышение температуры машины. Кривая быстро идет вверх. Чем больше нагревается машина, тем большая часть тепла излучается во внешнюю среду и рост температуры машины замедляется. Через некоторое время приток тепла становится равным отдаче его в окружающее пространство и по вышение температуры машины прекращается при установившейся температуре ϑ уст и неизменной нагрузке машины. Такой режим называется продолжительным режимом, если перегревы всех частей машины не выходят за установленные стандартом пределы.

Рис. 14-3. Диаграмма для выбора мощности двигателя при продолжительном режиме.

Машины, у которых не предусмотрено специальных мер для охлаждения, называются машинами с естественной вентиляцией. Такой способ отвода тепла неинтенсивен и применяется только при очень малой мощности (десятки ватт).

Обычно же на валу ротора помещают вентилятор, который высасывает из машины нагретый воздух. Это машины с самовентиляцией. В машинах с независимой вентиляцией охлаждающий воздух подается в машину от постороннего вентилятора. Этот способ применяется только для машин большой мощности.

Какие бывают электродвигатели

Все электроприводы классифицируют на две основные группы по типу электропитания: работающие от постоянного и переменного тока:

  1. Двигатели постоянного тока устанавливаются на транспорт, буровые установки, грузовые подъёмники, пассажирские лифты, электроинструмент, станки, экскаваторы, другую спецтехнику, где необходимо регулировать скорость вращения приводного вала в большом диапазоне. Моторы отличаются высоким КПД, большой мощностью, нагружаемостью, обычно оснащаются электроникой для управления.
  2. Двигатели переменного тока считаются универсальными, по конструкции проще, чем электродвигатели постоянного тока, надёжны, неприхотливы. В бытовой и промышленной технике, где постоянная нагрузка, устанавливают практичные приводы переменного тока.

Наибольшей популярностью пользуются приводы, подключаемые к стандартной электросети.

Двигатели постоянного тока

Классифицируются по типу коллекторно-щеточного узла и характеру возбуждения.

  • В коллекторных переключение полярности обмоток осуществляется специальным механизмом с контактными щётками, которые быстро изнашиваются, перегреваются, обгорают. К тому же при использовании щёточных контактов возникают искры и электропомехи.
  • В бесколлекторных происходит самосинхронизация частотности крутящего момента, электродвигатели более экономичные, в них нет щёточных контактов.
  • При независимом возбуждении контакты обмотки подключаются к аккумулятору или выпрямителю. Скорость вращения рамки регулируется реостатом, вмонтированным в обмотки возбуждения. Двигатели рассчитаны на небольшую нагрузку, при резком снижении сопротивления выходят из строя.
  • Параллельное подключение ротора и обмотки, возбуждающей электромагнитное поле, практикуется в приводах с жёсткими режимами эксплуатации за счёт разницы силы тока в обмотке и якоре. Двигатель подключают к вентиляторам, продолжительно работающим станкам.
  • Двигатели с последовательным возбуждением рекомендуются для электротранспорта. Электродвигатель запускается только под нагрузкой, не работает на холостых оборотах.
  • Смешанное возбуждение подразумевает монтаж двух обмоток на каждом из полюсов. Отличительный признак такого двигателя – реверсивное движение при смене полярности. Для регулировки в электросхему включают резисторы.
  • Серводвигатели действуют по принципу использования отрицательной обратной связи, способны выдавать высокие обороты. Разработаны для поточных линий, высокопроизводительных станков.
  • Линейные двигатели с возвратно-поступательным движением ротора устанавливаются в прессах, молотах, механизмах подачи. Помогают избежать установки передаточных устройств, червячных передач.

Коллекторно-щёточные узлы в современных моделях модифицированы, для контактов используют износостойкие композиты.

Двигатели переменного тока

Широкий модельный ряд включает моторы, работающие от однофазной и трёхфазной электрической сети.

  • Синхронные отличаются одинаковой частотой вращения магнитного момента и рамки, поэтому работают с постоянной скоростью. Приводы подключают к нагнетателям, компрессорному оборудованию, насосам.
  • В асинхронных разная частота вращения создаётся за счёт фазного и короткозамкнутого подключения возбуждающих обмоток и ротора. За счёт частотной разницы можно регулировать скорость вращения приводного вала.
  • Шаговые двигатели преобразуют электроимпульсы дискретно, с определённым шагом. Моторы при незначительных размерах характеризуются высокой продуктивностью. Устанавливаются в процессорные вентиляторы, другую офисную технику.

Зная особенности электродвигателей, можно выбрать надёжную бытовую технику или электроинструмент.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector