Простейшая функциональная схема ЭМС

Задачи курса:

- ознакомление с особенностями ЭМС различного применения;

- привитие навыка и умения видеть ЭМС в различных устройствах и изделиях;

- приобретение знанийо принципах работыразличных ЭМС;

- приобретение умения разбираться в факторах, которые определяют характерные особенности и облик различных ЭМС;

- закрепление и упорядочивание полученных ранее знаний в рассматриваемой области;

- приобретение базовых знаний, которые могут быть востребованы при более углубленном изученииэлектромеханических систем, непосредственно связанных с профессиональными интересами.

 

Определения

Система –это совокупность взаимосвязанных элементов, обособленных от среды и взаимодействующих с ней как единое целое [2].

Система обладает хотя бы одним свойством, которым не обладает ни одна из ее составных частей.

Из всего многообразия систем выделим техническую систему.

Техническая система – это созданный человеком объект.Ее создание обуславливается стремлением удовлетворить какую-либо потребность. Для этого техническая система должна выполнять определенную функцию.

Правильными считаются оба варианта написания обуслАвливать и обуслОвливать.

Техническая система – это совокупность взаимосвязанных, взаимодействующих, взаимообусловленных материальных элементов, обеспечивающих выполнение какой-либо функции.

Одной из областей науки и техники является электромеханика.

Электромеханика – раздел электротехники, изучающий электромеханическое преобразование энергии.

Электромеханическая система – совокупность взаимодействующих, взаимосвязанных, взаимообусловленных элементов, осуществляющих электромеханическое преобразование энергии при обеспечении необходимого качества преобразования[1].

Кроме основного преобразования энергии (электромеханического) в ЭМС могут иметь место и другие (промежуточные) преобразования энергии, которые выполняются подсистемами.

Среди промежуточных преобразований выделим двавида:

- преобразование электрической энергии одного вида в электрическую энергию другого вида и качества (эту задачу выполняют преобразователи электроэнергии ПЭЭ) (Раздел 14);

- преобразование механической энергии одного вида в механическую энергию другого вида (эту задачу выполняют преобразователи механической энергии ПМЭ – муфты и редукторы) (Раздел 15).

 

Простейшая функциональная схема ЭМС

Функциональная схема представляетсобой морфологическое описание ЭМС и показывает элементы, входящие в состав системы, и связи между ними.

Рассмотрим простейшую обобщенную функциональную схему ЭМС (рис.1.1):

Рис. 1.1. Простейшая обобщенная функциональная схема ЭМС

 

ИМЭ – источник механической энергии;

НМЭ – нагрузка-потребитель механической энергии;

ПМЭ – преобразователь механической энергии;

ЭМП – электромеханический преобразователь (электрическая машина), основной элемент любой ЭМС;

ПЭЭ – преобразователь электрической энергии;

НЭЭ – нагрузка-потребитель электрической энергии;

ИЭЭ – источник электрической энергии;

УУ – устройство управления.

*ИМЭ, ИЭЭ, НМЭ и НЭЭ не являются частью ЭМС.

Сплошными стрелками показано направление преобразования энергии в генераторном режиме; штриховыми стрелками – в двигательном режиме.

Стрелками не показаны сигналы информационного и управляющего канала. На устройство управления в общем случае может поступать информация с датчиков о величинах контролируемых параметров и показателей ЭМС. В УУ этот сигнал обрабатывается, учитываются сигналы задания. С устройства управления управляющие сигналы могут поступать на ПМЭ, ПЭЭ и ЭМП с целью обеспечения заданного качества преобразования энергии.

 

Основные классы ЭМС

Все ЭМС по виду преобразования энергии можно разделить на три класса:

1) Электроэнергетические установки – это ЭМС, преобразующие механическую энергию в электрическую.

Основной элемент– электрогенератор.

На входе такой системы – механическая энергия, необходимая для вращения ротора электрогенератора.

Наиболее распространенные источники механической энергии:

- турбины (вращаемыепаром,водой,газом, в частности воздухом);

- двигатели внутреннего сгорания;

-электродвигатели.

На выходе системы – электрическая энергия. Значительная частьвырабатываемой электроэнергии предназначается для работы электродвигателей.

Основные виды электроэнергетических установок будут рассмотрены в Разделах 2-7.

2) Системы электропривода – это ЭМС, преобразующие электрическую энергию в механическуюэнергию движения рабочих органов различных механизмов.

Основной элемент – электродвигатель.

На входе – электрическая энергия, которая вырабатывается, как правило, генераторами. Менее распространенными источниками электроэнергии для электроприводов являются химические источники электроэнергии (аккумуляторы) и солнечные батареи.

На выходе – механическая энергия, используемая для совершения работы, которую человеку вручную выполнить невозможно илизатруднительно.

О системах электропривода будет идти речь в Разделах 8-11.

3) ЭМС, в которых можно наблюдать оба вида преобразования.

Среди таких ЭМС можно выделить:

а) ЭМС, в которых эти преобразования происходят не одновременно, а разнесены во времени (либо-либо) (Разделы 3.18; 7.2).

В этом случае появляется принципиальная возможность использовать один и тот же электромеханический преобразователь (ЭМП) для работы как в генераторном, так и в двигательном режимах, что обуславливается свойством обратимости электрических машин.  

Свойство обратимости электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем.

Обратимость электрических машинвызвана одинаковым устройством преобразователя электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот.

б) ЭМС, в которых преобразования происходят одновременно (частично Разделы 11; 14.11).