Автоматизированные электроприводы, а в особенности электро-приводы с полупроводниковыми преобразователями, получают в последнее время все большее практическое применение во многих отраслях народного хозяйства и в специальной технике. Особое значение цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями приобретают при их использовании в установках с автономными источниками постоянного тока и в нестационарных обьектах, в которых особенно остро стоит сложно решаемая проблема минимизации расходов энергоресурсов и снижение массо-габаритных показателей.
Полупроводниковые преобразователи в электромеханических приводах постоянного и переменного тока должны удовлетворять следующим основным требованиям:
· Двусторонней проводимостью энергии м/у
· Источником питания и исполнительным двигателем, являющимся нагрузкой преобразователя, для обеспечения его работы во всех квадрантах механической характеристики
· Малого и не зависящего от тока входного сопротивления для получения механических характеристик, близких к естественным, и в конечном счете для получения хороших статических и динамических характеристик электропривода в целом
· Жесткой внешней характеристикой и малой инерционностью
· Высоким КПД
· Достаточной перегрузочной способностью для обеспечения необходимых форсировок в переходных режимах работы привода
· Высокой помехозащищенностью и надежностью
· Малыми массой и габаритами
· Отсутствием влияния на сеть
Перечисленным основным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют транзисторные преобразователи, работающие в режиме переключения и питающиеся от источника постоянного напряжения. Такие преобразователи в электроприводах постоянного тока получили название широтно-импульсных.
Широтно-импульсный принцип регулирования проще сочетается с непосредственным цифровым управлением, что определило создание цифровых ШИП-2, обеспечивающих более рациональную структуру комплекса “управляющая ЭВМ-электропривод”, возможность реализации более сложных законов управления. На основе ИУМ с поочередным алгоритмом коммутации были разработаны электроприводы типа ЭТШР, которые широко используются в механизмах подач металлорежущих станков. Усилители мощности используются в ряде электроприводов, в частности: ЭТШС, ЭТШМ-2, ЭШИР-4, ЭТШМ-0.5, ЭТШУ. Транзисторный усилитель мощности с несимметричным алгоритмом коммутации используется в серийном комплексном электроприводе ЭШИР-1. Отличительной особенностью схемы электропривода ЭШИР-1 является наличие узлов задержки, которые обеспечивают более пологие фронты парафазных импульсов, управляющих вертикалью силовых ключей. Более пологие фронты при несимметричном алгоритме коммута-ции снижают до минимума сквозной ток вертикали.
Серийный транзисторный широтно-импульсный электропривод ЭШИР-1-А выпускается взамен привода ЭШИР-1.От своего предшественника ЭШИР-1-А отличается более высоким напряжением и соответственно более широкой номенклатурой двигателей, лучшими массо-габаритами и стоимостными показателями, а так же повышенной надежностью. Электропривод типа ЭШИР-1-А предназначен для механизмов подач позиционных станков, манипуляторов, роботов, других автоматизированных механизмов. Приводы обеспечивают широкий диапазон регулирования скорости с постоянным моментом на валу двигателя, автоматический пуск на любую установленную скорость, автоматическое торможение и реверс с любой установленной скоростью. Электропривод ЭТЗК разработан для быстродействующих механизмов подач и перемещений станков, в частности, станков для сверления печатных плат, где требуется производительность до 400 ра-бочих операций в минуту. В состав электропривода входят: силовой трансформатор, один блок питания, три блока регулирования и три якорных дросселя.
По большинству механических решений привод ЭТЗК унифици-рован с приводом ЭШИР-1-А. В состав привода ЭШИР-1-А входят следующие составные узлы:
1. блок преобразователя
2. электродвигатель со встроенным тахогенератором
3. блок силового трансформатора
4. якорный дроссель.
Наряду с ЭШИР представителем тиристорных и транзисторных электроприводов является электропривод ЭШИМ-1, предназначенный прежде всего для механизмов роботов, а так же для автоматизирован-ных станков, высокопроизводительных машин, оснащенных системами ЧПУ и привод с бесколлекторным электродвигателем. Функции кол-лектора, т.е. механического коммутатора, совмещенного с датчиком положения, выполняет специальный датчик положения на валу электро-
двигателя и электронный коммутатор. Это придает двигателю ряд важных преимуществ: увеличение срока службы, сокращение эксплуатационных расходов, возможность развивать большее число оборотов в минуту и возможность работать от источника с более высоким напряжением, что в ряде случаев позволяет исключить согласующий трансформатор.
В начале 90-х годов резко расширился выпуск тиристорных электроприводов мощностью до 6-12 киловатт во всех промышленно развитых странах. Этому способствовали снижение стоимости и повышение надежности транзисторов на напряжениях 300-400 В и токе до 1000 А, транзисторных оборок в центральном исполнении со встроенной защитой.
Для дальнейшего совершенствования ШИП-Д необходимо прежде всего дальнейшее снижение потерь в силовых ключах в режимах насыщения и переключения. Одновременно желательно увеличить значение допустимой мгновенной мощности при переключении приборов и обеспечить строгую стабильность этой характеристи при серийном выпуске полупроводниковых приборов.