Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 4

В 60-е годы, благодаря развитию силовой электроники и полупроводниковой техники, начинается коренное изменение элементной базы электропривода. Применение статических преобразователей резко повышает быстродействие электромеханических систем. Школы силовой электроники создают Т. А. Глазенко в Ленинграде, Ю. И. Конев, В. А. Лабунцов, Ю. Г. Толстов в Москве, Г. В. Грабовецкий в Новосибирске. Крупные работы по проблемам управления выполняют А. В. Башарин, Ю. А. Борцов, А. Д. Поздеев, В. В. Рудаков, Ю. А. Сабинин, О. В. Слежановский.

В последующие годы развивались приводы с мощными тиристорными преобразователями. Внедрялись приводы с многопульсными преобразователями, вентильные двигатели, системы с преобразователями частоты с непосредственной связью, устройства с широтно-импульным преобразованием и с широтно-импульсной модуляцией напряжений, с многотактными преобразователями.

В 90-е годы стала бурно развиваться силовая электроника. Появились мощные полностью управляемые полупроводниковые приборы – транзисторные модули IGBT, запираемые тиристоры IGCT и другие. В настоящее время модули IGBT выпускаются на токи до 3600 А при напряжении 1800 В и на токи 800 А при напряжении 6500 В. Силовые модули IGBT способны работать на частотах от 1 до 20 кГц. Такие полупроводниковые приборы позволяют создавать преобразователи новых типов. Появилось множество новых технических решений по построению силовой части электроприводов. Получили распространение электроприводы с многоуровневыми, многотактными, каскадными преобразователями. Внедряются системы с активными преобразователями, позволяющими обеспечить совместимость с питающими электросетями. Широкое внедрение получают микропроцессорные системы управления. Повышение быстродействия, производительности контроллеров управления позволяет реализовать весьма сложные алгоритмы, улучшить за счет этого характеристики электроприводов, реализовать функции диагностики, визуализации процессов. В этих направлениях происходит развитие систем электропривода и в настоящее время.

§ 1.2.  Исходные понятия

Электроприводом называется техническая система, предназначенная для приведения в движение рабочих органов машин и целенаправленного управления рабочими процессами, состоящая из электродвигательного, передаточного, преобразовательного и информационно-управляющего устройств [1].

Основным элементом электропривода является электрическая машина. В ней электрическая энергия преобразуется в механическую и в этом режиме электрическая машина называется электродвигателем. Электрические машины обратимы и могут также осуществлять преобразование механической энергии в электрическую, то есть работать в режиме генератора.

В состав электроприводов обычно включается коммутационная аппаратура, с помощью которой осуществляется соединение друг с другом устройств электропривода, подключение их к питающей сети и защита оборудования.

Современные регулируемые электроприводы содержат также полупроводниковые преобразователи, с помощью которых преобразуются параметры электроэнергии – род тока и напряжения, частота тока и напряжения, уровень напряжения, число фаз.

В состав современных регулируемых электроприводов включаются также системы управления. Они могут быть выполнены в виде отдельных устройств. Чаще они включаются в состав полупроводниковых преобразователей. Используются также внешние устройства управления, например, автоматизированные системы управления (АСУ) верхнего уровня.

В состав электроприводов могут входить и другие устройства. Например, системы возбуждения машин постоянного тока или синхронных машин, силовые трансформаторы, токоограничивающие и сглаживающие реакторы, силовые управляющие реакторы, активные сопротивления для ограничения пусковых токов двигателей, разрядные сопротивления для увеличения пусковых моментов синхронных двигателей, силовые фильтры, компенсаторы реактивной мощности и др.