Современный электротехнический комплекс, структурная схема которого представлена на рис. 1, представляет собой совокупность взаимодействующих между собой устройств, обеспечивающих заданные эксплуатационные характеристики.
В состав электротехнического комплекса (ЭТК) входит преобразователь частоты с системой управления и мониторинга, электромеханический преобразователь (ЭМП), в общем случае – исполнительный и передаточный механизмы, а также источник электрической энергии, представляемый автономной или промышленной сетью переменного тока. Каждый элемент, изображенный на блок-схеме, может состоять из нескольких устройств, или наоборот, несколько элементов комплекса могут быть конструктивно объединены в одном устройстве и выполнять несколько функций.
Электротехнический комплекс, в первую очередь, предназначен для преобразования электрической энергии в другие ее виды, и передачи механической энергии к исполнительному механизму, поэтому ЭМП является базовым элементом комплекса. Выходные параметры комплекса контролируются с помощью датчиков, сигналы с которых поступают системе управления. При этом на выходные параметры оказывают непосредственное влияние механические характеристики самого исполнительного механизма, которые разделяют на группы, наиболее часто встречающиеся на практике:
– статический момент, мало зависит или практически не зависит от скорости – M = const;
– статический момент механизма линейно возрастает при увеличении скорости – Mc = k ⋅ wm, где k – коэффициент пропорциональности;
– статический момент механизма возрастает пропорционально скорости в степени m (вентиляторная нагрузка): Mc = k ⋅ wm, где k – коэффициент пропорциональности, m = 1,5…2,5.
Система управления фиксирует отклонение выходных контролируемых параметров от заданной величины и формирует управляющее воздействие, поступающее на преобразователь частоты.
Преобразователь частоты формирует трехфазное переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды в виде широтно-импульсно модулированного (ШИМ) сигнала. При высокой несущей частоте ШИМ (2…30 кГц) сигнала, создаваемого преобразователем частоты, в обмотках электромеханического преобразователя, вследствие их высокой индуктивности, протекают практически синусоидальные токи.