Характеристики на развитието на съвременното електрическо задвижване

Задачите за усъвършенстване на модерно електрическо задвижване

Във връзка с разпадането на СССР и преструктурирането на обществото настъпиха значителни промени в организацията на работата на електрическата промишленост в Русия. През периода на интензивно развитие на електротехническата промишленост се изграждат нови фабрики за производство на компоненти за електрически задвижвания главно в съюзните републики. Следователно, след разпадането на СССР много електротехнически предприятия се озоваха извън Русия, което наложи преструктуриране на структурата на електротехническата промишленост, в резултат на което много фабрики промениха и разшириха гамата от продукти.

Спадът в обема на промишлените продукти от руските предприятия в края на 20 -ти век доведе до намаляване на потреблението на електроенергия в страната. В периода от 1986 г. до 2001 г. в Русия намаляването на потреблението на електроенергия е станало с 18% (от 1082,2 млрд. КВтч до 888 млрд. КВтч), а в страните от ОНД е било дори повече — с 24% (от 1673, 5 млрд. КВтч до 1275 милиарда kWh). Това доведе до намаляване на нуждата от нови електрически задвижвания, което повлия на темпа на тяхното развитие.

Въпреки това, в края на 20 -ти век в Русия автоматизиран електрическо задвижване остава основен потребител на електрическа енергия и продължава да се развива като клон на електротехниката и като едно от основните направления на електротехниката. Благодарение на постиженията на електроиндустрията в областта на създаването на електрически машини, трансформатори, електрически устройства, оборудване за преобразуване на енергия, съвременното електрическо задвижване е в състояние да отговори на високите изисквания за автоматизация на механизмите и технологичните линии, които обслужва.

Анализът на настоящото състояние на електрификацията на промишлеността и развитието на интегрирани системи за автоматизация показва, че тяхната основа е променливо електрическо задвижване, която все повече се използва във всички сфери на живота и дейността на обществото — от индустриалното производство до сферата на ежедневието.

Поради непрекъснатото подобряване на техническите характеристики на електрическите задвижвания, те са в основата на съвременния технически прогрес във всички области на приложение. В същото време се наблюдават редица особености при разработването на модерно автоматизирано електрическо задвижване, поради състоянието на неговата елементна база и нуждите на производството.

Първата характеристика на електрическото задвижване на този етап от неговото развитие е разширяването на областта на приложение на променливото електрическо задвижване, главно поради количествения и качествения растеж променливотокови задвижвания с променлива честота.

Подобрения, направени през последните години тиристорни и транзисторни честотни преобразуватели доведе до интензивното развитие на регулируеми електрически задвижвания, използващи асинхронни електродвигатели с по -опростен дизайн и с по -ниска консумация на метал, което води до изместване на управляеми електрически задвижвания с постоянен ток, които понастоящем имат преобладаващо приложение в Русия.

Втората характеристика на развитието на модерно електрическо задвижване е повишени изисквания за динамични и статични индикатори на електрическо задвижване, разширяване и усложняване на неговите функции, свързани с управлението на технологични инсталации и процеси… Развитието на електрическото задвижване следва пътя на създаване на цифрови системи за управление и разширяване на използването на съвременни микропроцесорна технология.

Това води до усложняване на системите за електрическо задвижване, следователно, правилното определяне на задачи, които могат да бъдат ефективно решени с помощта на съвременни микропроцесорни контролери.

Третата характеристика на развитието на електрическо задвижване е желанието да се унифицира неговата елементна база, създаване на цялостни електрически задвижвания, използващи съвременна микроелектроника и блочно-модулен принцип… Изпълнението на тази основа е процесът на по -нататъшно развитие и усъвършенстване на цялостни електрически задвижвания, използващи системи за честотно управление за променливотокови двигатели.

Четвъртата характеристика на развитието на модерно електрическо задвижване е широкото му използване за внедряване на енергоспестяващи технологии при управлението на производствените процеси… Развитието на промишлеността определя нарастващото значение на автоматизираното електрическо задвижване като енергийна основа за автоматизация на производствените процеси.

Електрическото задвижване е основният потребител на електрическа енергия. От общия обем произведена електроенергия у нас над 60% се преобразуват посредством електрическо задвижване в механично движение, осигуряващо работата на машини и механизми във всички индустрии и в ежедневието. В тази връзка енергийните показатели на масовите електрически задвижвания с малка и средна мощност са от голямо значение при решаването на технически и икономически проблеми.

Проблемът за рационалното, икономично потребление на електроенергия изисква специално внимание днес. Съответно, развитието на електрическо задвижване изисква спешно решение на проблема с рационалното проектиране и използване на електрическо задвижване от гледна точка на консумацията на енергия. Този проблем изисква проучване и разработване на мерки, насочени към подобряване на ефективността на електрическите задвижвания и организиране на управлението на технологичните машини, което намалява тяхната консумация на електроенергия.

Петата характеристика на развитието на съвременното електрическо задвижване е стремеж към органично сливане на двигателя и механизма… Това изискване се определя от общата тенденция в развитието на технологиите, насочена към опростяване на кинематичните вериги на машини и механизми, което стана възможно благодарение на усъвършенстването на системите на регулируемо електрическо задвижване, което е конструктивно вградено в механизма.

Една от проявите на тази тенденция е желанието за широко използване електрическо задвижване без предавки… Понастоящем са създадени мощни безредукторни електрически задвижвания за валцови мелници, машини за повдигане на мини, основните механизми на багери и високоскоростни асансьори. Тези устройства се използват нискооборотни двигателис номинална скорост на въртене от 8 до 120 об / мин. Въпреки увеличените размери и тегло на такива двигатели, използването на електрически задвижвания с директно задвижване в сравнение със зъбни предавки е оправдано от тяхната по -голяма надеждност и скорост.

Съвременното състояние, дългосрочните задачи и тенденциите в развитието на електрическо задвижване определят необходимостта от подобряване на неговата елементна база.

Перспективи за развитие на елементната база на електрическото задвижване

Като се има предвид развитието на модерно електрическо задвижване, е необходимо да се вземе предвид, че обективната тенденция за подобряване на електрическото оборудване е неговото усложнение, поради увеличеното търсене на технологични процеси и разширяването на потребителските свойства на електрическите продукти.

При тези условия основната задача на разработването на електрическо задвижване и неговите средства за управление е най -пълното удовлетворяване на изискванията за автоматизация на работещи машини, механизми и технологични линии.В същото време тези възможности могат да бъдат приложени най-ефективно с помощта на съвременни микропроцесорно управляеми задвижвания с променлива скорост.

Понастоящем основната задача е да се разширят областите на приложение на променливотокови задвижвания с променливо напрежение. Успешното решаване на този проблем позволява да се увеличи електрическото оборудване на труда, да се механизират и автоматизират много технологични инсталации и процеси, което значително ще увеличи производителността на труда.

За това е необходимо да се решат редица научни, технически и производствени проблеми в областта на електротехниката, тъй като развитието на електрозадвижващите системи изисква усъвършенстване на елементи на механични трансмисии, електродвигатели, полупроводникови преобразуватели на енергия и микроконтролери.

Подобряване на механичните преобразуватели на движение

Цялостно решение на въпросите за подобряване на съвременните електрически задвижвания и базирани на тях електромеханични комплекси изисква специално внимание към проектирането и внедряването на механични преобразуватели на движение. В момента има нарастваща тенденция за опростяване на механичните устройства на технологичното оборудване и усложняването на техните електрически компоненти.

При проектирането на ново технологично оборудване те са склонни да използват «къси» механични трансмисии и електрически задвижвания с директно задвижване. Проведените проучвания показват, че по отношение на показателите за тегло и размер и ефективност, безредукторните електрически задвижвания са сравними с показателите за тегло и размер и ефективността на електрическите задвижвания на зъбни колела, ако не се вземе предвид само електродвигателят, но и скоростната кутия.

Значителна печалба при използването на твърди механични трансмисии и безредукторни електрически задвижвания е постигането на по -високи показатели за качество на системите за управление на движението за изпълнителните органи на машините и надеждността на механизмите. Това се дължи на факта, че разширените механични трансмисии, покрити с обратни връзки, значително ограничават честотната лента на системата за управление на електрическото задвижване поради наличието на еластични механични вибрации.

Най -простите механични трансмисии за общопромишлени приложения обикновено имат няколко резонансни честоти на еластични вибрации поради гъвкавостта на зъбите, шахтите и опорите. Ако добавим към това необходимостта от усложняване на механиката поради използването на устройства за вземане на проби от люфт, става очевидно, че използването на безредукторни задвижвания ще става все по -актуално, особено за технологично оборудване с висока производителност и качество.

Обещаващо направление в развитието на електрическите задвижвания е използването на линейни електродвигатели, които дават възможност да се изключат не само скоростната кутия, но и устройства, които преобразуват ротационното движение на роторите на двигателите в поступателно движение на работните тела на машините. Електрическо задвижване с линеен двигател е органична част от цялостния дизайн на машината, изключително опростява нейната кинематика и създава възможности за оптимално проектиране на машини с транслационно движение на работните органи.

Напоследък интензивно се развива технологичното оборудване с вградени в механизма електродвигатели. Примери за такива устройства са:

• електроинструмент,

• двигатели за задвижване на роботи и манипулатори, вградени в шарнирни съединения,

• електрически задвижвания на лебедки за повдигане, при които двигателят е конструктивно комбиниран с барабан, който действа като ротор.

През последните години във вътрешната и чуждестранната практика се наблюдава тенденция към по -задълбочена интеграция на електромеханичния преобразувател (електродвигател) с работното тяло и някои устройства за управление. Това е например моторно колело в тягово електрическо задвижване, електрошпиндел в шлифовъчните машини совалката е транслационно движещ се елемент от линейно електрическо задвижване на тъкачно оборудване, изпълнителен орган на конструктор на координати с двукоординатен (X, Y) двигател.

Тази тенденция е прогресивна, тъй като интегрираните електрически задвижвания имат по -малък разход на материали, имат подобрени енергийни характеристики, компактни са и лесни за използване. Създаването на надеждни и икономични интегрирани електрически задвижвания обаче трябва да бъде предшествано от цялостни теоретични и експериментални проучвания, както и от разработки на дизайна, извършени на съвременното ниво, които задължително включват оптимизиране на параметрите, получаване на оценки за надеждност. Освен това работата в тази посока трябва да се извършва от специалисти от различни профили.

Вижте също: Променливо електрическо задвижване като средство за пестене на енергия