Открыть сервисСервис

Электропривод — система преобразования электрической энергии

Электропривод — это совокупность устройств, обеспечивающих преобразование электрической энергии в механическую (и обратно) с целью управления движением рабочих органов машин и механизмов. Электропривод является основным видом привода в современном машиностроении, транспорте, энергетике и бытовой технике, вытеснив в большинстве областей пневмо-, гидро- и теплоприводы благодаря высокой КПД, простоте регулирования и удобству дистанционного управления.

Состав и принцип работы

Типовой электропривод включает три основных элемента:

  • Электродвигатель — преобразует электрическую энергию в механическую (вращательного или поступательного движения).
  • Механическая передача — редуктор, ремённая или цепная передача, винтовая пара, обеспечивающая согласование скорости и момента двигателя с рабочим органом.
  • Система управления — органы коммутации, регулирования и защиты, управляющие параметрами движения.

Принцип работы основан на взаимодействии электрического и магнитного полей: в двигателе ток, протекающий по обмоткам, создаёт вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с ротором, приводя его во вращение. Система управления задаёт и поддерживает требуемые скорость, момент, положение или ускорение.

Классификация

По типу электродвигателя

Тип двигателяОсобенностиОбласть применения
Коллекторный (универсальный)Простая регулировка скорости, высокие пусковые моменты, износ щётокЭлектроинструмент, бытовая техника, тяговые приводы
Асинхронный трёхфазныйПростота, надёжность, низкая стоимостьНасосы, вентиляторы, станки, конвейеры
Асинхронный с фазным роторомРегулируемый пуск, управление моментомКраны, подъёмники, тяжёлые механизмы
СинхронныйПостоянная скорость, работа от сети переменного токаКомпрессоры, электростанции, точные приводы
ШаговыйПозиционирование дискрепными шагами без обратной связи3D-принтеры, ЧПУ-станки, приборы
СерводвигательВысокоточное позиционирование с обратной связьюРобототехника, ЧПУ, автоматика
Вентильный (BLDC)Бесколлекторный, высокий КПДЭлектротранспорт, инструмент, дроны

По роду питающего тока

  • Постоянного тока — с питанием от сети постоянного тока или выпрямителя переменного тока; исторически первый тип электропривода, широко применялся в тяговом транспорте и металлургии.
  • Переменного тока — асинхронные и синхронные приводы, получившие массовое распространение с развитием силовой электроники.
  • Выпрямительно-инверторные — двигатель питается от преобразователя частоты (инвертора), что позволяет плавно регулировать скорость асинхронного двигателя.

По характеру движения рабочего органа

  • Вращательного движения — большинство промышленных механизмов.
  • Поступательного движения — линейные двигатели, электромагнитные приводы, применяемые в прессах, транспортёрах, некоторых видах транспорта.

По способу управления

  • Неуправляемый — двигатель включается и выключается, скорость не регулируется.
  • Управляемый — с регулированием скорости, момента или положения: плавный пуск, торможение, реверс, стабилизация параметров.

Системы управления электроприводом

Современные электроприводы оснащаются электронными системами управления на основе микропроцессоров и силовой электроники. Основные элементы:

Области применения

Электропривод применяется практически во всех отраслях:

  • Промышленность — станки, прессы, краны, подъёмники, насосы, вентиляторы, конвейеры, металлургическое оборудование.
  • Транспорт — электровозы, метрополитен, трамваи, электромобили, лифты, эскалаторы.
  • Бытовая техника — стиральные машины, холодильники, пылесосы, вентиляторы.
  • Робототехника и автоматика — серво- и шаговые приводы в манипуляторах, станках с ЧПУ, 3D-принтерах.
  • Сельское хозяйство — доильные установки, вентиляция, кормораздатчики.

Преимущества и недостатки

К достоинствам электропривода относят высокий КПД (у асинхронных двигателей — 80–95 %), возможность дистанционного и автоматического управления, плавное регулирование параметров, экологичность (отсутствие выбросов в месте работы), широкий диапазон мощностей — от долей ватта до мегаватт.

К недостаткам относят зависимость от источника электропитания, сложность и стоимость систем управления высокой точности, а также необходимость решения задач электробезопасности.

Развитие электропривода в России

В СССР электропривод получил широкое развитие в рамках программы электрификации. Основные научные школы были созданы в Ленинграде (Электротехнический институт), Москве (МЭИ) и Харькове. Институт «Электропривод» (с 1994 года — НПО «Электропривод») в Санкт-Петербурге стал головной организацией по разработке электроприводов промышленного назначения. В настоящее время российские предприятия (ЭК «Привод», «Дженерал Электрик Аврора» и др.) производят промышленные электроприводы, а импортозамещение стимулирует разработку отечественных преобразователей частоты и сервосистем.

Источники:

  • ГОСТ 27485-87 «Приводы электрические. Термины и определения»
  • Бессонов Л. А. «Теоретические основы электротехники»
  • Вентцель Е. С. «Теория автоматического регулирования»
  • Попов В. С. «Электропривод: учебник для вузов»
  • Электротехнический справочник, том 4. Электропривод
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru