Типы и особенности электроприводов для запорной арматуры

Ссылки

[http://electrik-2009.narod.ru/spravka/el_privod/ind_privod.html Электропривод]
[http://electricalschool.info/elprivod/1143-chto-takoe-jelektricheskijj-privod.html Что такое электрический привод]
[http://www.elektromehanicka.narod.ru/ Конструкции электрических машин]
[http://electricalschool.info/spravochnik/maschiny/279-kak-vybrat-tip-jelektrodvigatelja.html Как выбрать тип электродвигателя]
[http://electricalschool.info/main/drugoe/303-klassifikacija-kranovykh.html Классификация крановых электроприводов]
[http://electrolibrary.info/books/yaure.htm Яуре А. Г., Певзнер Е. М. Крановый электропривод. Справочник.— М.: Энергоатомиздат, 1988.— 344 с.(djvu)]
[http://robot-develop.org/archives/1590/ Электроприводы используемые в робототехнике]
[http://elprivod.nmu.org.ua/ua/entrant/electricdrive.php Что такое электропривод]
[http://eprivod.com Асинхронный электропривод: теория и практика]
[http://chastotnik.com.ua/a-osnovnie-kriterii-vibora-preobrazovatelya-chastoti Основные критерии выбора преобразователей частоты для электропривода]

Электропривод трубопроводной арматуры:

Первые электроприводы представляли собой обычный электромотор, который приводился в движение подачей напряжения. При достижении крайнего положения «закрыто» или «открыто» электромотор продолжал вращаться или подавать усилие на шток арматуры, что могло стать причиной поломки арматуры, срыва резьбы или уплотнений. Современный электропривод — это сложная электромеханическая система, служащая для механизации и автоматизации трубопроводной арматуры. Электропривод может быть оснащен большим количеством датчиков, реле и даже микросхемами, которые существенно расширяют возможности управления трубопроводной арматурой.

Гибридные плагины (PHEV)

Технически гибридный плагин (плагин гибрид) — это просто мощный гибридный привод двигателя. Различие состоит в том, что в то время как в обычном гибридном устройстве заряд батареи происходит только во время восстановления энергии от торможения (или от работающего двигателя внутреннего сгорания), батарею в плагин гибрид можно заряжать от внешнего источника питания, например, от бытовой розетки. В настоящее время, благодаря достаточно емким батареям, большинство гибридов с штепсельными разъемами способны преодолевать около 50 км только за счет мощности электрического блока. Skoda Superb будет использовать версию PHEV (пхев) для такого типа дисков.

Схемы электроприводов

В промышленности широко применяются электроприводы. Их основным предназначением является преобразование энергии. Устройства представляют собой автоматизированную электромеханическую систему.

Электромеханическая система электроприводов в свою очередь включает три вида узлов:

электрические;
механические;
электронные.

Обычно данная система состоит из двигателя, преобразователя и автоматического управления. Электроприводы способствуют приведению в движение практически всех механизмов, которые имеются на заводах и фабриках, а также транспортных средств и бытовой техники.

На сегодняшний день практически все аппараты, приборы и агрегаты оборудованы данным устройством.

Сюда можно отнести:

сплит-системы и холодильное оборудование;
трамваи и троллейбусы;
поезда и самолеты;
автомобили;
бытовая техника;
принтеры и сканеры;
часы.

Схема электропривода, который имеет промышленный механизм, представлена на рисунке ниже.

При этом данные устройства могут в значительной степени отличаться по своим габаритам. Электроприводы выполняются от нескольких миллиметров до гигантских размеров с «двухэтажку», которые двигают мощный прокатный стан.

Подобные системы отличаются рядом особенностей.

Первая заключается в том, что скорость электроприводов регулируется посредством применения полупроводниковых преобразователей энергии.

Второй особенностью является использование микропроцессорных контроллеров. Они непосредственно позволяют решать задачу управления данными устройствами. Общая структура прибора выглядит следующим образом.

Электроприводы. Шаговые двигатели, сервоприводы и блоки управления.

Блоки управления шаговыми двигателями

Коллекторные двигатели и мотор‑редукторы

Блоки управления коллекторными двигателями

Бесколлекторные двигатели и мотор‑редукторы

Блоки управления вентильными двигателями

Напряжение питания — 12. 24 В постоянного тока
Максимальный номинальный ток двигателя 40 А

Момент до 37 Н*м
Размеры фланца от 28 мм до 130 мм

Напряжение питания — 12 – 48 В постоянного тока
Дробление шага до 1/256
Максимальный ток фазы — 1.5 А

Усилие до 24 кг
Ход до 300 мм
Степень защиты IP65

Блоки управления бесколлекторным двигателем постоянного тока BLSD‑20Modbus

Напряжение питания — 24. 48 В постоянного тока
Максимальный номинальный ток двигателя 20 А

О нас

Сегодня компания «Электропривод» осуществляет свою деятельность по двум крупным направлениям: производство систем управления электроприводами и поставка продукции известных сторонних производителей электромеханических изделий.

Десять процентов оборота компании ежегодно вкладывается в НИОКР. Постоянные инновации и стремление к развитию позволяют «Электроприводу» предлагать своим клиентам изделия, выдерживающие жесткую конкуренцию на мировом рынке.

Многолетний опыт и собственное производство

Для российских предприятий в ассортименте компании представлен широкий перечень электромеханических изделий собственного и стороннего производства:

600 позиций механики
400 наименований высококачественных шаговых двигателей
150 наименований серводвигателей и устройств управления ими
1000 позиций мотор-редукторов постоянного тока
400 наименований асинхронных мотор-редукторов
900 экземпляров линейных актуаторов, принадлежащих к семидесяти наименованиям
750 позиций электроприводов
80 блоков управления шаговыми, вентильными и коллекторными двигателями собственного производства

Постоянный складской запас

Для поддержания неснижаемых остатков склад компании постоянно пополняется новыми изделиями. Это позволяет клиентам приобретать интересующую их продукцию в кратчайшие сроки.

Квалифицированные специалисты

Наши сертифицированные специалисты готовы предложить Вам лучшие решения для вашего бизнеса.

Наш опыт, наша команда и наш подход позволят любому покупателю с максимальной выгодой и простотой внедрить приобретаемую продукцию в свое производство.

Новости

5 марта 2021

От всего сердца поздравляем милых женщин с Международным женским днем! Желаем, чтобы каждый свой день вы встречали с улыбкой, с предвкушением радости, с уверенностью в завтрашнем дне. Пусть всегда рядом с вами будут достойные люди, а среди них — настоящие мужчины. Будьте счастливы и любимы.

Дорогие мужчины! Поздравляем вас с праздником 23 февраля! Здоровья и успехов!

Дорогие друзья, сразу три новых шаговых двигателя в линейке поставляемой продукции нашей компании, и сразу все три — складские позиции!

Дорогие друзья! Мы искренне поздравляем вас с наступающим Новым годом и Рождеством. Это был нелегкий год. И поэтому мы особенно рады, что нам удалось достойно пройти через все сложности и быть рядом с вами — нашими уважаемыми заказчиками. Желаем вам удачи и благополучия в Новом году!

Снизились цены на контроллеры шаговых двигателей SMSD‑4.2LAN и SMSD‑8.0LAN с управлением по локальной сети.

Снижены цены на стандартные шаговые двигатели серии ДШ. Новая продукция высокого качества от компании «Электропривод» стала более доступной для покупателей.

Доступен новый каталог контроллеров и драйверов производства ООО «Электропривод»

Шаговые двигатели серии ДШ с увеличенным крутящим моментом — новинка от компании «Электропривод» уже на складе. Подробности в отделе продаж по контактным телефонам.

Начало продаж мотор-редукторов серии МРП новой модификации. Мотор-редукторы серии МРП производятся по заказу и под контролем компании «Электропривод». Широкий диапазон скоростей и превосходные моментные характеристики в привычных габаритах — отличительные черты нового продукта.

Приглашаем посетить стенд нашей компании на выставке «Металлообработка», г. Москва, которая состоится 27.05.2019 — 31.05.2019

Подпишитесь на наши новости

Получайте первыми актуальную информацию от ООО «Электропривод»

Характеристики привода[ | код]

Статические характеристики | код

Под статическими характеристиками чаще всего подразумеваются электромеханическая и механическая характеристика.

Механическая характеристика | код

Механическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала от электромагнитного момента M (или от момента сопротивления Mc). Механические характеристики являются очень удобным и полезным инструментом при анализе статических и динамических режимов электропривода.

Электромеханическая характеристика двигателя | код

Электромеханическая характеристика — это зависимость угловой скорости вращения вала ω от тока I.

Динамическая характеристика | код

Динамическая характеристика электропривода — это зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени переходного режима работы.

Электропривод и ДВС при минусовой температуре

Каждый автовладелец сталкивался с проблемой, когда ДВС сложно запустить на сильном морозе. И это объясняется рядом факторов:

ДВС имеет множество трущихся деталей. При отрицательных температурах металл сжимается, и силы трения увеличиваются.
Масла при низкой температуре загустевают.
Емкость аккумулятора и его ударный ток снижаются при низких температурах.
Топливо может загустеть при большом морозе (особенно дизельное).

Все эти недостатки не касаются электропривода, так как в нем практически нет трущихся деталей, за исключением нескольких подшипников. А источником энергии для такого привода является аккумулятор, который расположен в теплоизолированном месте под салоном автомобиля.

Подбор электродвигателя

Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надёжную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.

При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями:

Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.
Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Правильный выбор типа, исполнения и мощности электрического двигателя определяет не только безопасность, надёжность и экономичность работы и длительность срока службы двигателя, но и технико-экономические показатели всего электропривода в целом.

Классификация электроприводов

Классификация может быть осуществлена сразу по нескольким признакам. Например, по роду тока, который необходим для управления электроприводом, они могут быть оснащены двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока.

Стоит отметить, что двигатели с переменным током используются гораздо чаще, чем приводы с двигателями постоянного тока.

Стоит отметить, что двигатели с переменным и постоянным током могут иметь в своей конструкции силовой ограничитель

Кроме того, и те, и другие могут иметь в своей конструкции силовой ограничитель, а могут функционировать без него. Если привод оснащен силовым ограничителем, то можно разделить этот вид на несколько подвидов, которые классифицируются по принципу работы силового ограничительного устройства:

фрикционный привод;
фрикционно-кулачковый;
электромеханический;
электромагнитный;
электрический;
электронный.

Все приводы запорной арматуры оснащены редуктором. По конструкции этого механизма их можно классифицировать следующим образом:

червячного типа;
планетарного;
цилиндрического;
кулисно-винтового;
сложного, то есть состоящего сразу из нескольких видов передач.

Вся суть работы привода состоит в том, что отдельная его часть при подаче тока перемещается, закрывая или открывая арматуру. По виду перемещения и его величине приводы делят на следующие типы:

многооборотного типа;
неполноповоротного;
прямоходного.

Смешанные гибриды (последовательно-параллельные)

Они могут переключаться между последовательным или параллельным режимами работы и, таким образом использовать преимущества обоих предыдущих типов гибридного привода: последовательного и параллельного (подключаемый гибрид). Это означает, что транспортным средством можно управлять с помощью электрического двигателя или двигателя внутреннего сгорания, или обоими (пример: Toyota Prius).

В случае полностью электрических автомобилей (BEV) размещение аккумуляторов в полу позволяет снизить центр тяжести и, таким образом, улучшает сцепление с автомобилем, привод фото

Вторая классификация гибридных видов приводов — это та, которая учитывает степень электрификации агрегата:

Некоторые разновидности электрических приводов

Распределение электроприводов по категориям и группам зависит от критериев, которые взяты в основу классификации.

По типу используемого тока электрические привода делятся на две категории:

электропривод постоянного тока. Такие устройства появились в начале 80-х годов прошлого столетия и были единственным решением для регулировки скорости двигателя. Их устанавливали на прокатных станах, строительной технике, металлорежущих станках и других силовых агрегатах. Преимуществ заключалось в легкости управления, а недостатки в обслуживании конструкции и небольшом ресурсе. Благодаря разработке асинхронных двигателей, доля таких электроприводов упала ниже 15% и продолжает уменьшаться;
электропривод переменного тока. Он пришел на смену предыдущей категории электроприводов благодаря распространению асинхронных двигателей. Электроприводы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Последние используются при изготовлении промышленного оборудования и бытового инструмента. Одна из разновидностей регулируемого устройства – частотный электропривод.

В зависимости от назначения и функциональности выпускаются разные виды электроприводов, которые отличаются принципом действия, конструкцией и областями применения.

Рассмотрим популярные разновидности:

стрелочный электропривод. Эта разновидность используется для городского общественного рельсового транспорта и в железнодорожной отрасли. Основная задача привода – обеспечение переключения стрелок для регулирования движения поездов и другого подвижного состава;
асинхронный электропривод. Это распространенное устройство, которое позволяет регулировать два параметра двигателя переменного тока – скорость вращения и мощность. Частотно регулируемый электропривод – это его разновидность. Тиристорный электропривод используется в промышленных станках, машинах и агрегатах. Он отличается высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации и возможностью работать в экстремальных температурных условиях от -60 до +60 градусов.

Выбор типа привода напрямую зависит от разновидности двигателя, функциональности и назначения устройства, а также от условий эксплуатации.

Принцип работы электропривода

Основная функция трубопроводной арматуры с электроприводом заключается в управлении подвижными частями затвора в результате совокупной работы всех составляющих узлов приводного механизма. Электропривод трубопроводной арматуры представляет собой управляемый электромеханический модуль, в котором взаимодействуют преобразователи, система управления, а также устройства, обеспечивающие связь привода с внешними коммуникациями системы.

Преобразователями электрической энергии в механическую и электромеханическую выступают электродвигатель и редуктор, а взаимодействие с внешними коммуникациями обеспечивают различные электрические, механические и информационные системы.

Электродвигатель

Для преобразования электрической энергии в механическую в приводе устанавливают электродвигатели, рассчитанные на работу от постоянного или переменного тока, а также от разных значений напряжения. Большинство электроприводов трубопроводной арматуры переменного тока имеют следующие номинальные параметры: напряжения в однофазной сети – 220 В, в трехфазной ─ 380 В, а также частоты тока – 50 Гц.

Редукторы. Безредукторный электропривод

Крутящий момент передается от вала электродвигателя через дифференциальный редуктор выходному кинематическому звену, которое является приводным для перемещения затвора и обеспечивает необходимую степень его герметичности. Одним из главных параметров электропривода является значение максимального крутящего момента на выходном валу, определяющего прикладываемое усилие. По виду ограничения максимального момента вращения, электроприводы классифицируют на модели с двусторонним или односторонним ограничением.

Частота вращения вала электродвигателя обычно значительно больше требуемой для трубопроводной арматуры. По этой причине в конструкцию привода входит редуктор, который уменьшает частоту вращения и увеличивает крутящий момент.

Редукторы также отличаются по своей конструкции. Например, волновой редуктор оснащен передачей в форме цилиндра с зубчатыми колесами, способными деформироваться. Планетарный редуктор имеет в своем составе передачи с подвижными осями. В цилиндрическом редукторе применяются исключительно цилиндрические зубчатые передачи. Наиболее распространенным редуктором, используемым для регулировки трубопроводной арматуры, является червячный редуктор. Он имеет функцию самоторможения.

Наличие редуктора в конструкции привода существенно увеличивает его массу, габариты, а также стоимость всего устройства. К тому же, в таком случае снижается КПД привода. По этой причине были разработаны безредукторные электроприводы на основе тихоходных электродвигателей или вентильно-индукторных двигателей с регулируемой частотой вращения.

Области применения электродвигателей

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии .

Электродвигатели используются повсеместно, основные области применения:
промышленность: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, движущая сила для других машин и др.
строительство: насосы, вентиляторы, конвейеры, лифты, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха и др.
потребительские устройства: холодильники, кондиционеры, персональные компьютеры и ноутбуки (жесткие диски, вентиляторы), пылесосы, стиральные машинки, миксеры и др.

ЭД1	Функции	Области применения
Вращающиеся электродвигатели	Насосы	Системы водоснабжения и водоотведения
Системы перекачки охлажденной или нагретой воды, системы отопления, ОВК2, системы полива
Системы канализации
Перекачка нефтепродуктов
Вентиляторы	Приточно-вытяжная вентиляция, ОВК2, вентиляторы
Компрессоры	Системы вентиляции, холодильные и морозильные установки, ОВК2
Накопление и распределение сжатого воздуха, пневматические системы
Системы сжижения газа, системы перекачки природного газа
Вращение, смешивание, движение	Прокатный стан, станки: обработка металла, камня, пластика
Прессовое оборудование: обработка алюминия, пластиков
Обработка текстиля: ткачество, стирка, сушка
Смешивание, взбалтывание: еда, краски, пластики
Транспорт	Пассажирские лифты, эскалаторы, конвейеры
Грузовые лифты, подъемные краны, подъемники, конвейеры, лебедки
Транспортные средства: поезда, трамваи, троллейбусы, автомобили, электромобили, автобусы, мотоциклы, велосипеды, зубчатая железная дорога, канатная дорога
Угловые перемещения (шаговые двигатели, серводвигатели)	Вентили (открыть/закрыть)
Серво (установка положения)
Линейные электродвигатели	Открыть/закрыть	Вентили
Сортировка	Производство
Хватать и перемещать	Роботы

Примечание:

ЭД — электродвигатель
ОВК — системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха

Электропривод трубопроводной арматуры:

Особенности систем управления

Системы управления электроприводами являются неотъемлемой частью механизма.

Системы управления выполняют определенные функции в зависимости от назначения устройства:

пуск и выключение;
регулировка скорости;
управление положением механизма или машины;
контроль и изменение характеристик устройства в соответствии с заданными параметрами;
защита, блокировка оборудования или сигнализация.

В зависимости от типа управления все системы делятся на три группы:

ручные. Оператор самостоятельно следит за рабочими процессами, непосредственно воздействуя на механизмы электропривода. Недостаток очевиден – это низкая точность, наличие человеческого фактора и медлительность системы. Этот тип управления используется редко, для выполнения базовых операций и контроля за одним процессом;
полуавтоматические. В данном случае присутствие оператора необходимо, но его участие в процессе остается минимальным – он лишь воздействует на автоматические системы, причем контроль может проводиться дистанционно. Главное преимущество – повышается быстродействие и точность обработки данных и регулировки процессами;
автоматические. Эти системы управления не допускают участия оператора – все процессы контроля и регулировки электроприводами осуществляются в автономном режиме согласно заложенной программе и с учетом внештатных ситуаций.

Электрогидравлические приводы

Широкое распространение в станках и промышленных работах с ЧПУ получили электрогидравлические приводы с управлением от задающих электрических (шаговых) двигателей. Такие двигатели позволяют преобразовывать дискретные электрические сигналы управления, поступающие от электронной системы с ЧПУ, в дискретный поворот выходного вала с определенным углом поворота на каждый импульс, который называется угловым шагом.

Шаговый двигатель обладает высоким быстродействием и развивает на выходном валу крутящий момент, достаточный для перемещения золотника дросселируещего распределителя. Угловой шаг шагового двигателя (типа ШД5-Д1М) составляет 1,5; крутящий момент 40 Н*см; накопленная частота подачи импульсов 8000 имп/с.

Схема электрогидравлического шагового привода вращательного движения (типа Э32Г18-2):

Электрические управляющие импульсы поступают на шаговый двигатель.

Вращение его выходного вала передается на гайку 1, запрессованную от осевого смещения. В зависимости от направления вращения гайки винт 2, связанный с золотником дросселирующего распределителя РДР, перемещается влево или вправо и сдвигает золотник относительно среднего положения. Масло под давлением направляется в рабочие полости гидромотора (М) так, что направление вращения выходного вала гидромотора совпадает с направлением вращения вала ШД.

Винт 2 своим вторым концом связан с валом гидромотора (М) через шлицевую муфту 3. Поэтому при вращении этого вала винт вворачивается в гайку или выворачивается из нее, перемещаясь вдоль оси по направлению к нейтральному положению РДР.

Если вал ШД повернется на какой-либо угол и остановится, то вал гидромотора повернется на такой же угол. Если же вал ШД будет вращаться с постоянной угловой скоростью, то вал гидромотора будет вращаться с такой же частотой, но с некоторым отставанием по углу (рассогласование по положению). После остановки вала ШД, вал гидромотора (М) «догонит» его и остановится в том же угловом положении с точностью менее одного импульса.

Крутящий момент на выходном валу гидромотора в 100 и более раз превышает момент на валу ШД, поэтому элементы привода, представляют собой гидравлический усилитель крутящих моментов.

Предыдущие материалы:

Следующие материалы:

Линейный электрогидравлический (шаговый) привод
Гидроприводы протяжных станков
Гидравлические приводы подач при переменных нагрузках
Объемное и объемно-дроссельное регулирование скорости
Клапаны усиления зажима

Коллекторный и бесколлекторный приводы

Для подачи питания на движущуюся часть двигателя (якорь) была разработана такая схема:

На якоре все катушки соединяются с группой контактов, которая называется коллектором.

Коллектор (подвижная деталь) соединяется со статичной частью мотора через так называемые щетки. Это графитовые контакты, которые пружинами придавливаются к коллектору. При этом коллектор может свободно вращаться, не теряя контакта со щетками.

Конечно, в этой конструкции есть несколько недостатков:

При резких перепадах напряжений (при старте или остановке) возникают довольно мощные искры.
Щетки со временем стираются и их надо заменять. По сути это расходный материал.
Количество оборотов ограничено.

Бесколлекторные электродвигатели (БД) лишены таких недостатков

Поэтому они получают все большее распространение и все чаще производители электрокаров обращают на них свое внимание. К таким моторам относятся современные универсальные приводы с электронным управлением

Особенности универсального двигателя

универсального двигателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть переменного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и , что ведет к наведению в коммутируемых секциях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс коммутации в двигателе.

Наличие щеточно-коллекторного узла является причиной ряда недостатков универсальных коллекторных двигателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при частоте питающего напряжения f = 50 Гц позволяют получать частоту вращения до 10 000 об/мин и более (наибольшая синхронная частота вращения при f = 50 Гц равна 3000 об/мин) .