Электрические машины привода механизмов
Работа земснарядов, грунтонасосных и других установок осуществляется во взаимодействии различных грунтовых и водяных насосов, всевозможных лебедок, рыхлителей и других механизмов. Все они носят общее название исполнительных механизмов.
Исполнительные механизмы приводятся в действие двигателями, которые вместе с системой управления и передачей от двигателя к исполнительному механизму называются приводом, механизма. Привод преобразовывает какой-либо вид энергии в энергию движения и передает се исполнительному механизму. Для привода могут быть использованы электрические или тепловые вращающиеся машины, преобразующие соответственно электрическую или тепловую энергию в энергию вращательного движения; электромагниты, преобразующие электроэнергию в поступательное движение; гидравлические и пневматические устройства.
На земснарядах, насосных станциях и других установках гидромеханизации, обеспечиваемых централизованным электроснабжением, для привода механизмов преимущественно применяют электродвигатели. Привод механизмов, осуществляемый с помощью электрических двигателей, называется электроприводом.
Условия работы электродвигателей определяются характером действия механизмов, в приводе которых их используют. Действие механизмов характеризуются следующими показателями; величиной нагрузки, т. е. усилием, развиваемым механизмом; частотой вращения двигателя, обуславливаемой скоростью движения рабочего органа механизма и кинематической характеристикой передачи от двигателя к механизму; направлением вращения, которое может быть неизменным или изменяющимся; длительностью действия нагрузки— продолжительной или кратковременной; необходимостью изменения (регулирования) частоты вращения двигателя в процессе его работы. Кроме того, существуют другие факторы, определяющие условия работы двигателей, например, расположение двигателей в пространстве (горизонтальное или наклонное), воздействие на двигатель со стороны внешней среды.
Работу электропривода и управление им описывают с помощью электрических схем и количественного учета механических и энергетических процессов, характеризующих действие электропривода.
Схемой электрического устройства называется такое графическое изображение, в котором все его элементы показаны в виде условных обозначений. В приложении приведены наиболее употребительные стандартные условные обозначения элементов электрических схем.
Количественный учет процессов работы электропривода осуществляется на основе известных закономерностей движения механизма и двигателя, передающего энергию вращения механизму. Усилия при вращательном движении тел характеризуются моментом силы: величиной, равной произведению силы на плечо (плечо — расстояние от оси вращения до линии действия силы).
Работа двигателей в приводе механизмов осуществляется путем непосредственного соединения вала механизма с валом двигателя с помощью муфт сцепления или ременных передач (например, клиноременных) и зубчатых (открытых или закрытых — редукторы).
Рассмотрим кинематическую схему электрического привода барабана тяговой лебедки с редуктором. Для вращения барабана лебедки в качестве источника механической энергии используется электродвигатель. Стандартная частота вращения двигателя обычно во много раз больше необходимой частоты вращения исполнительного органа механизма. Поэтому двигатель соединен с барабаном через три пары зубчатых передач: открытую и две пары, объединенные в редукторе . Передаточные числа каждой пары 6, 12 и 13 определяют соотношение частот вращения сцепленных между собой зубчатых колес. В нашем примере частота вращения барабана в зависимости от частоты вращения двигателя яд выражается равенством
Назначение любого механизма — выполнение определенной работы. Следовательно, процесс движения в механизме связан с образованием усилий, которые противодействуют усилиям двигателя, вращающего механизм.
При наличии ступенчатой передачи от двигателя к механизму величины момента па двух смежных ступенях обратно пропорциональны частоте вращения (или угловой скорости).
Любая электрическая машина обратима. Если к ней подвести электрическую энергию, то она в машине преобразуется в механическую энергию движения — машина будет работать в качестве двигателя. Вращение машины от постороннего источника механической энергии (например, от теплового двигателя или под действием опускающегося груза) обусловливает ее работу в качестве генератора электрической энергии. Такое свойство электрических машин часто используют в электроприводе для торможения двигателей.