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).
