7) Исполнительные устройства: электродвигатели традиционных типов. Способы управления электродвигателями.

Вопрос о выборе типа двигателя и системы управления достаточно просто решается лишь в случае применения нерегулируемого привода. При этом, следует использовать двигатели переменного тока: для установок малой и средней мощности – асинхронные короткозамкнутые, а для механизмов, требующих больших мощностей – синхронные. Двигатели переменного тока по конструкции проще, стоимость их ниже, обслуживание тоже требует меньших затрат. В отношении надежности также следует отдать предпочтение двигателям переменного тока. Вопросы пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя решаются достаточно просто, так как все современные двигатели выпускаются со специальной формой паза ротора, что обеспечивает существенное ограничение пусковых токов при достаточно больших моментах. Для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками и торможениями, рационально использовать двигатели повышенного скольжения. При выборе двигателя по пусковому и перегрузочным моментам следует учитывать возможные колебания напряжения сети. Как было показано выше, момент асинхронного двигателя снижается пропорционально квадрату напряжения.

Синхронные двигатели иногда применяются в области малых мощностей для специальных установок и в устройствах автоматики. Свойство синхронного двигателя поддерживать неизменным средний уровень скорости является определяющим при использовании их в лентопротяжных механизмах, устройствах отработки времени, модуляторах светового потока и др.

А дальше Нужное

Значительно сложнее решить задачу о выборе типа привода при необходимости иметь регулируемый привод. В этом случае должно быть подробно и очень глубоко проанализировано техническое задание и произведено технико-экономическое сопоставление возможных вариантов. В основном выбор типа привода предопределяется требованиями, касающимися условий регулирования скорости, – диапазоном, плавностью, относительной длительностью работы на пониженных скоростях, а также требованиями, относящимися к его переходным процессам. Весьма обстоятельно сформулированы требования к электроприводу применительно к металлорежущим станкам и роботам в ГОСТ 27803–91.

Естественно, что при глубоком регулировании скорости и необходимости иметь хорошую управляемость, возможно использование только приводов с индивидуальными преобразователями. В большинстве случаев вопрос решается в пользу приводов постоянного тока. Однако конкурентными по своим свойствам и характеристикам являются приводы с частотным и частотно-токовым управлением. Преимущества приводов с асинхронными двигателями – простота конструкции и повышенная надежность двигателей, отсутствие необходимости использования средств для повышения коэффициента мощности, так как естественный коэффициент мощности привода с частотным управлением имеет значение выше 0,9.

В некоторых случаях в качестве приводов малой мощности могут использоваться приводы с двухфазными асинхронными двигателями, питаемыми от полупроводниковых или магнитных усилителей. По энергетическим показателям и статическим характеристикам они уступают приводам постоянного тока. По динамическим свойствам иногда они могут быть сопоставимы, однако диапазон скоростей у них всегда уже.

Следует отметить, что одной из основных предпосылок к переходу к приводам переменного тока является непосредственное использование энергии переменного тока. Однако применение приводов с частотным управлением никак не приближает нас к решению задачи по непосредственному использованию энергии, поступающей из сети. Напротив, при этом необходимо преобразование и в некоторых случаях преобразователь частоты оказывается более сложным, чем преобразователь переменного тока в постоянный. Стоимость привода переменного тока несколько выше, чем регулируемого привода постоянного тока.

Приводы постоянного тока тоже укрепляют свои позиции. Прежде всего следует отметить существенное расширение диапазона использования приводов с транзисторными преобразователями. В связи с увеличением предельных номинальных токов и напряжений силовых транзисторов в ближайшее время следует ожидать использования транзисторных приводов мощностью до 10 – 20 кВт. Пока среди приводов постоянного тока доминирующее значение имеют приводы с тиристорными выпрямительными преобразователями и приводы с ШИП. Принципиально система с ШИП может иметь более высокие технические показатели: больший диапазон скоростей, большую стабильность скорости на его нижнем участке, меньшие пульсации тока, соответственно меньшую опасность возникновения субгармонических колебаний скорости и т. п. Системы с ШИП преимущественно используются для прецизионных механизмов – точных металлорежущих станков, в сложных приборных комплексах, в лабораторном оборудовании, а также в следящих приводах. Применение приводов с ШИП практически является обязательным в локальных установках с бортовой сетью постоянного тока. В установках средней и большой мощности пока они находят ограниченное применение. Как правило, приводы с широтно-импульсным управлением строятся на малые мощности.

Существенным недостатком приводов постоянного тока является наличие коллектора у двигателя, который создает большие трудности в сфере обслуживания и эксплуатации. Поэтому естественно стремление исключить коллектор и перейти к бесконтактной системе. С этих позиций весьма перспективны приводы с вентильными двигателями, в которых коммутация обеспечивается полупроводниковыми приборами.

В каждом конкретном случае для разрабатываемой рабочей машины оптимальным будет тот привод, который в состоянии обеспечить наибольшую производительность. Любые дополнительные капитальные затраты на электрооборудование всегда в этом случае будут оправданы. В себестоимости выпускаемой продукции амортизация электрооборудования и расходы на его эксплуатацию нормально не превышают нескольких процентов. Поэтому даже незначительное увеличение производительности механизма всегда с избытком перекрывает дополнительные затраты.

Следует иметь в виду, что для каждого узла рабочей машины иногда может быть рационален свой тип привода, обеспечивающий наилучшее его функционирование. Более того, совершенно закономерным является использование в одной рабочей машине приводов различных систем и рода тока. Поэтому, если индивидуальный подход к решению задачи может дать некоторый технико-экономический эффект, то стремиться к унификации приводов в этом случае не следует.