НТУ «Днепровская политехника» — соответствие Времени

Что такое электромеханика?

Электромеханика – раздел электротехники, в котором рассматриваются общие принципы электромеханического преобразования энергии и их практическое применение для проектирования и эксплуатации электромеханических устройств.

Электромеханические устройства

Электромеханические устройства (ЭМУ) конструктивно объединяют в себе механические и электрические (электромагнитные) узлы. Их функционирование базируется на таких физических явлениях, как электромагнитная индукция (появление электродвижущей силы и тока в проводнике, который движется в магнитном поле), сила Лоренца (действует на проводник с током, расположенный в магнитном поле). Все эти явления сопровождаются взаимодействием электрических и магнитных полей и преобразованием энергии (механической в электрическую либо наоборот).

Именно преобразование энергии является наиболее распространенной функцией ЭМУ. На тепловых, атомных, ветровых и гидроэлектростанциях электрическая энергия получается из механической энергии турбины с помощью электрических генераторов. Более 60% электрической энергии, выработанной электростанциями Украины, вновь преобразуются в механическую электрическими двигателями, приводящими в движение машины и механизмы в промышленности, на транспорте, в быту. Недаром электрический двигатель является самой распространенной разновидностью ЭМУ. Их количество в Украине насчитывается многими десятками миллионов.


гидрогенератор
а)

турбогенератор
б)

ветрогенератор
в)

бензиновый генератор
г)

Рис. 1. Электрические генераторы (а – гидрогенератор; б – турбогенератор; в – ветрогенератор; г – бензиновый генератор)


Электрические двигатели
Рис. 2. Электрические двигатели

Еще одной, достаточно распространенной функцией ЭМУ есть коммутация электрических цепей. Для этого используют т.н. электрические аппараты. Высоковольтные воздушные, вакуумные и масляные выключатели, контакторы предназначены для коммутации силовых цепей, электромеханические реле – для коммутации цепей с малыми токами (цепей управления).


воздушный выключатель
а)
масляный выключатель
б)
контакторы
в)
Рис. 3. Электрические аппараты для коммутации силовых цепей (а – воздушный выключатель; б – масляный выключатель; в – контакторы)

Электромеханические реле для систем автоматики
Электромеханические реле для систем автоматики
Рис. 4. Электромеханические реле для систем автоматики

Менее распространены разнообразные устройства, в состав которых входят электромагниты или соленоиды (электромагнитные тормоза, муфты, электроцилиндры и электротолкатели, подъемные электромагниты и т.п.).


подъемный электромагнит
а)
электромагнитный тормоз
б)
электромагнитная муфта
в)
Рис. 5. Электромагниты (а – подъемный электромагнит; б – электромагнитный тормоз; в – электромагнитная муфта)

Некоторые разновидности датчиков также используют электромеханическое преобразование энергии. Это прежде всего датчики скорости и положения, преобразующие механическое движение в электрический сигнал, используемый для автоматического управления механизмами.

Не в последнюю очередь благодаря ЭМУ (генераторам та двигателям) произошла техническая революция в промышленности в средине ХІХ и в начале ХХ веков. Первые средства автоматизации были также электромеханическими (реле). Хотя большинство электромеханических устройств были изобретены давно, они и сейчас продолжают служить человеку. Физические принципы их функционирования сохраняются, однако совершенствуется конструкция, дизайн, улучшают массогабаритные показатели и энергоэффективность. На сегодня электромеханические устройства являются силовой основой современного материального производства, будучи основным средством генерации электрической энергии и главным ее потребителем.

Электрический привод

Особое место среди электромеханических устройств занимает электрический привод. Электропривод представляет из себя симбиоз электрического двигателя, электронного преобразователя энергии, системы автоматического управления и механической передачи. Он является основным средством приведения в движение машин и механизмов в металлургии, машиностроении, химической, горной, обрабатывающей промышленности, на электрифицированном транспорте, в коммунальном хозяйстве. В быту нас окружает большое количество электробытовых приборов с электроприводом (кондиционеры, вентиляторы, насосы, кухонная техника, стиральные и швейные машины, пылесосы, газонокосилки, автоматические ворота, электроинструмент). Миниатюрными электроприводами оснащена офисная техника (принтеры, сканеры, дисководы). В состав современного электропривода входят разнообразные электронные устройства (преобразователи частоты, выпрямители, устройства плавного пуска, микроконтроллеры), поэтому технический прогресс в этой сфере самый быстрый сравнительно с другими подотраслями электромеханики.


преобразователь частоты
а)
устройство плавного пуска
б)
микроконтроллер
в)
Рис. 6. Электронные средства современного электропривода (а – преобразователь частоты; б – устройство плавного пуска; в – микроконтроллер)

Подготовка инженеров-электромехаников

В Украине для подготовки специалистов электромеханического профиля с высшим образованием уровня бакалавр\магистр существует 7 специализаций, входящих в специальность 141 «Электроэнергетика, электротехника и электромеханика». Получить электромеханическую подготовку можно в 44 ВУЗах. В табл. 1 приведены названия специализаций, предмет деятельности выпускников и количество украинских ВУЗов, которые их готовят (данные 2013 г.). Количество ВУЗов, готовящих инженеров специализации «Электромеханические системы автоматизации и электропривод», есть свидетельством ее наибольшей востребованности в промышленности.


Таблица 1 Специальности направления «Электромеханика»
Название специализации Предмет деятельности выпускников Количество ВУЗов
Электрические машины и аппараты Проектирование, производство и ремонт электрических машин (генераторов и двигателей) и аппаратов 10
Электрические системы и комплексы транспортных средств Проектирование, производство, эксплуатация и ремонт электрооборудования транспортных средств (автомобили, строительные машины, воздушные, речные и морские суда) 12
Электрический транспорт Проектирование и ремонт электрического и электромеханического оборудования железнодорожного и городского электротранспорта 8
Электромеханические системы автоматизации и электропривод Проектирование, монтаж, наладка и техническая эксплуатация автоматизированных электроприводов во всех отраслях промышленности 24
Электромеханические системы геотехнических производств Эксплуатация и ремонт электромеханического оборудования в горной промышленности 4
Электробытовая техника Проектирование, производство и ремонт электробытовой техники 6
Электромеханическое оборудование энергоемких производств Эксплуатация и ремонт мощного электромеханического оборудования в металлургии, машиностроении, горной промышленности 3

Базовыми школьными предметами для обучения будущего электромеханика являются физика (в первую очередь разделы «Электричество», «Магнетизм», «Механика»), математика и информатика. Изучение на младших курсах высшей математики, общей физики, вычислительной техники дает возможность далее осваивать такие фундаментальные для будущих электромехаников предметы, как теоретические основы электротехники, теоретическая и прикладная механика, электрические машины и аппараты, электроника и микросхемотехника, теория автоматического управления, теория электропривода, моделирование электромеханических систем и др. На этой основе далее производится специализация в соответствии с учебными планами соответствующих специализаций. Так, для специализации «Электромеханические системы автоматизации и электропривод» на старших курсах читаются такие дисциплины, как «Системы управления электроприводами», «Микропроцессорные устройства», «Средства автоматизации», «Автоматизация общепромышленных установок», «Электропривод в металлургии и машиностроении» и др.



Скачать эту статью в формате pdf (1,3МБ)



Система Orphus
© 2006-2018 Інформація про сайт