В.2. Понятие “электромеханика”. Структура электромеханических систем

В настоящее время электромеханика как наука вполне сформирована и имеет свою базовую терминологию и определение. Так в соответствии с Государственными образовательными стандартами РФ 2000 и 2010 годов можно сформулировать следующую трактовку: “Электромеханика – область науки и техники, включающая совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, созданных для применения электрической энергии, ее преобразования в механическую энергию и обратно и управления этим процессом”.

Объектом исследования в электромеханике как науке является электромеханическая система, в состав которой входят:

- механическое устройство с преобразователями движения и рабочим органом;

- исполнительный электропривод;

- интеллектуальное устройство управления с локальной системой регулирования электроприводом и системой комплексной автоматизации.

На рис. В.2 приведена обобщенная структура электромеханической системы. Задачей любой электромеханической системы является преобразование информации о цели управления, поступающей с верхнего уровня от человека-оператора либо промышленного компьютера, в целенаправленное функциональное движение.

Сигнал задания обрабатывается локальной системой автоматического регулирования, усиливается и преобразуется в силовом электронном преобразователе и воздействует на исполнительный двигатель. Исполнительный двигатель совместно с преобразователем движения и рабочим органом совершает заданное движение и выполняет при этом необходимую полезную работу.

В процессе движения объект оказывает возмущающее воздействие на рабочий орган. Примерами таких воздействий могут служить силы сопротивления металла при его прокатке, силы резания для операций механообработки, сила тяжести при подъеме груза и т.п. Поэтому с целью обеспечения заданного качества движения необходимо иметь информацию о фактическом состоянии внешней среды, механического устройства, исполнительных двигателей и силовых преобразователей. Для получения этой информации в электромеханическую систему вводятся специальные датчики и информационные устройства.

Рис. В.2. Обобщенная структура электромеханической системы

Бурное развитие техники и технологий производства механических узлов, устройств электроники и информационных технологий в последние десятилетия предопределило возможность создания модулей, конструктивно объединяющих в своем составе различные элементы электромеханической системы. Типичным примером таких модулей является мотор-редуктор, где механический редуктор и электродвигатель выпускаются как единый функциональный элемент. При этом сочленение двигателя и редуктора осуществляется без соединительной муфты путем закрепления вала двигателя в полом вале редуктора посредством шпонки. Примером также является и современный преобразователь для питания электродвигателя, в котором одновременно с силовой схемой встроена система автоматического регулирования координатами электропривода и технологическими координатами. Объединение двигателей с информационными датчиками привело к созданию так называемых мехатронных модулей движения, в которых достигнута интеграция уже трех устройств различной физической природы: механических, электротехнических и электронных.

В современных электромеханических системах используются различные типы электродвигателей: переменного и постоянного тока, вентильные, шаговые и др. В качестве преобразователей движения применяют зубчатые, винтовые и прочие передачи. Силовые электронные преобразователи реализуются как на основе тиристоров, так и на основе силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором. В состав систем входят датчики положения, скорости, тока и др. координат, дающих достаточную информацию о фактическом состоянии подсистем и объекта в целом.

В.3. Задачи и структура учебного плана подготовки бакалавров по направлению 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии

Профессиональная подготовка по направлению 140600 – Электротехника, электромеханика и электротехнологии ведется по уровням. Первый уровень предусматривает подготовку бакалавра (нормативный срок обучения по очной форме 4 года), второй – ма­гистра (нормативный срок обучения 2 года). Совокупность требований к структуре образовательной программы, ее объему, условиям реализации и результатам освоения устанавливается Государственным образовательным стандартом.

В соответствии с требованиями стандарта объем занятий теоретического обучения по программе подготовки бакалавра составляет 7344 часа или 208 недель. Обучение структурировано на пе -

риоды – курсы, семестры и экзаменационные сессии, между которыми предусмотрены каникулы, продолжительностью не менее 7 недель в год. Максимальный объем учебной нагрузки студента очной формы обучения – 54 академических часа в неделю, в том числе 27 часов аудиторных занятий и 27 часов самостоятельной подготовки (1 академический час равен 45 минутам астрономического часа). За весь период обучения предусмотрено прохождение трех практик – ознакомительная 2 недели, учебная 4 недели, производственная 5 недель. По завершению теоретического обучения выпускник сдает Государственный экзамен по направлению подготовки. Итоговой Государственной аттестацией, на основании которой выдается диплом бакалавра, является защита выпускной квалификационной работы, на подготовку которой отводится 5 недель.

Образовательная программа подготовки бакалавра-электро­меха­ника предусматривает изучение студентом следующих циклов дис­циплин (см. рис. В.3): гуманитарных, социальных и экономиче­ских, математических и естественнонаучных; общепрофессиональных и специальных.

На первых курсах обучение акцентируется на изучении гуманитарных (отечественная история, политология, социология, культурология, философия и др.) и естественнонаучных дисциплин (математика, физика, информатика, химия и др.). Далее к изучению предлагаются общепрофессиональные дисциплины – теоретические основы электротехники, электрические машины, теория автоматического управления. И уже на старших курсах изучаются дисциплины специальности – электрический привод, преобразовательная техника, системы управления электроприводов, автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов, а также дисциплины экономической направленности.

Выпускник, успешно освоивший такую образовательную про­грамму, способен компетентно и ответственно принимать решения и осуществлять такие виды профессиональной дея­тельности как: конструкторская и технологическая, организационно-управленче­ская, научно-исследовательская. Он может также адаптироваться к следующим видам профессиональной деятельности: монтажно-наладочные работы, эксплуатационное и сервисное обслуживание.

Контрольные вопросы

1. Какое понятие закладывается в термин “Электромеханика”?

2. Перечислите основные блоки (структурные элементы) электромеханической системы.