Značilnosti razvoja sodobnega električnega pogona

Naloge izboljšave sodobnega električnega pogona

V povezavi z razpadom ZSSR in prestrukturiranjem družbe so se v organizaciji dela elektroindustrije v Rusiji zgodile pomembne spremembe. V obdobju intenzivnega razvoja elektrotehnične industrije so nove tovarne za proizvodnjo komponent za električne pogone gradili predvsem v republikah Zveze. Zato so se po razpadu ZSSR številna elektrotehnična podjetja znašla zunaj Rusije, kar je zahtevalo prestrukturiranje strukture elektrotehnične industrije, zaradi česar so se številne tovarne spremenile in razširile paleto izdelkov.

Zmanjšanje obsega industrijskih izdelkov ruskih podjetij ob koncu 20. stoletja je povzročilo zmanjšanje porabe električne energije v državi. V obdobju od 1986 do 2001 se je poraba električne energije v Rusiji zmanjšala za 18% (s 1082,2 milijarde kWh na 888 milijard kWh), v državah SND pa še več - za 24% (s 1673,5 milijarde kWh na 1275). milijard kWh).To je povzročilo zmanjšanje potreb po novih električnih pogonih, kar je vplivalo na hitrost njihovega razvoja.

Vendar pa je konec 20. stoletja v Rusiji avtomatizirano gibanje, ki ga poganja elektrika ostaja velik porabnik električne energije in se še naprej razvija kot veja elektrotehnike in kot ena glavnih smeri elektrotehnike. Zahvaljujoč dosežkom elektroindustrije na področju ustvarjanja električnih strojev, transformatorjev, električnih naprav, opreme za pretvorbo energije je sodoben električni pogon sposoben izpolniti visoke zahteve za avtomatizacijo mehanizmov in tehnoloških linij, ki jih oskrbuje.

Analiza trenutnega stanja industrijske elektrifikacije in razvoja integriranih sistemov avtomatizacije kaže, da je njihova osnova variabilni električni pogon, ki se vedno bolj uporablja v vseh sferah življenja in delovanja družbe — od industrijske proizvodnje do sfere vsakdanjega življenja.

Zaradi nenehnega izboljševanja tehničnih lastnosti električnih pogonov so ti osnova sodobnega tehničnega napredka na vseh področjih uporabe. Hkrati je pri razvoju sodobnega avtomatiziranega električnega pogona opaziti številne posebnosti, ki so posledica stanja njegove elementarne baze in potreb proizvodnje.

Prva značilnost električnega pogona na tej stopnji njegovega razvoja je širitev področja uporabe variabilnega električnega pogona, predvsem zaradi kvantitativne in kvalitativne rasti frekvenčnih izmeničnih pogonov.

Izboljšave tiristorskih in tranzistorskih frekvenčnih pretvornikov v zadnjih letih so privedle do intenzivnega razvoja nastavljivih elektromotorjev z asinhronimi elektromotorji enostavnejše konstrukcije in z manjšo porabo kovine, kar je pripeljalo do izpodrivanja krmiljenih enosmernih elektromotorjev, ki imajo trenutno prevladujoča uporaba v Rusiji.

Druga značilnost razvoja sodobnega električnega pogona so povečane zahteve po dinamičnih in statičnih kazalnikih električnega pogona, razširitev in zapletenost njegovih funkcij, povezanih z upravljanjem tehnoloških naprav in procesov ... Razvoj električnega pogona gre po poti ustvarjanja digitalnih krmilnih sistemov in širitev uporabe sodobn mikroprocesorska tehnika.

To vodi v zapletenost električnih pogonskih sistemov, zato je pravilno določanje nalog, ki jih je mogoče učinkovito rešiti z uporabo sodobnih mikroprocesorskih krmilnikov.

Tretja značilnost razvoja električnega pogona je želja po poenotenju njegove elementne baze, ustvarjanje popolnih električnih pogonov z uporabo sodobne mikroelektronike in blok-modulnega principa ... Implementacija te osnove je proces nadaljnjega razvoja in izboljšav celotne električne pogoni, ki uporabljajo frekvenčne krmilne sisteme za AC motorje.

Četrta značilnost razvoja sodobnega električnega pogona je njegova široka uporaba za implementacijo energetsko varčnih tehnologij pri vodenju proizvodnih procesov... Razvoj industrije določa vse večji pomen avtomatiziranega električnega pogona kot energetske osnove za avtomatizacija proizvodnih procesov.

Električni pogon je glavni porabnik električne energije. Od celotne količine električne energije, proizvedene v naši državi, se več kot 60% pretvori z električnim pogonom v mehansko gibanje, ki zagotavlja delovanje strojev in mehanizmov v vseh panogah in v vsakdanjem življenju. V zvezi s tem so energetski kazalniki množičnih električnih pogonov majhne in srednje moči zelo pomembni pri reševanju tehničnih in ekonomskih problemov.

Problem racionalne, varčne porabe električne energije danes zahteva posebno pozornost. Zato razvoj električnega pogona zahteva nujno rešitev problema racionalne zasnove in uporabe električnega pogona z vidika porabe energije. Ta problem zahteva raziskave in razvoj ukrepov za izboljšanje učinkovitosti električnih pogonov in organiziranje upravljanja tehnoloških strojev, ki zmanjšuje njihovo porabo električne energije.

Peta značilnost razvoja sodobnega električnega pogona je želja po organskem zlitju motorja in mehanizma ... To zahtevo določa splošni trend razvoja tehnologij, namenjenih poenostavitvi kinematičnih verig strojev in mehanizmov. , kar je postalo mogoče zaradi izboljšave sistemov nastavljivega električnega pogona, ki je strukturno vgrajen v mehanizem.

Ena od manifestacij tega trenda je želja po široki uporabi električnega pogona brez zobnikov ... Trenutno so bili ustvarjeni močni električni pogoni brez zobnikov za valjčne mline, dvižne stroje za rudnike, glavne mehanizme bagrov in hitrih dvigal. Te naprave uporabljajo motorje z nizko hitrostjo z nazivno hitrostjo vrtenja od 8 do 120 vrt / min. Kljub povečani velikosti in teži takšnih motorjev je uporaba električnih pogonov z neposrednim pogonom v primerjavi z zobniki upravičena zaradi njihove večje zanesljivosti in hitrosti.

Trenutno stanje, dolgoročne naloge in trendi razvoja električnega pogona določajo potrebo po izboljšanju njegove elementne baze.

Obeti za razvoj elementne baze električnega pogona

Glede na razvoj sodobnega električnega pogona je treba upoštevati, da je objektivni trend izboljšanja električne opreme njena zapletenost zaradi povečanega povpraševanja po tehnoloških procesih in širitve potrošniških lastnosti električnih izdelkov.

V teh pogojih je glavna naloga razvoja električnega pogona in njegovih krmilnih sredstev čim bolj popolna zadovoljitev zahtev po avtomatizaciji delovnih strojev, mehanizmov in tehnoloških linij, hkrati pa je te možnosti najučinkoviteje uresničiti z s pomočjo sodobnih mikroprocesorjev pogoni s spremenljivo hitrostjo.

Trenutno je glavna naloga razširiti področja uporabe AC ​​pogonov s spremenljivo napetostjo. Uspešno reševanje tega problema omogoča povečanje električne opreme dela, mehanizacijo in avtomatizacijo številnih tehnoloških naprav in procesov, kar bo znatno povečalo produktivnost dela.

Za to je potrebno rešiti vrsto znanstvenih, tehničnih in proizvodnih problemov na področju elektrotehnike, saj razvoj električnih pogonskih sistemov zahteva izboljšave elementov mehanskih prenosov, elektromotorjev, polprevodniških pretvornikov energije in mikrokrmilnikov.

Izboljšanje mehanskih pretvornikov gibanja

Celovita rešitev vprašanj izboljšanja sodobnih električnih pogonov in elektromehanskih kompleksov, ki temeljijo na njih, zahteva posebno pozornost zasnovi in ​​izvedbi mehanskih pretvornikov gibanja. Trenutno narašča trend poenostavitve mehanskih naprav procesne opreme in zapletanja njihovih električnih komponent.

Pri načrtovanju nove tehnološke opreme se nagibajo k uporabi »kratkih« mehanskih prenosov in električnih pogonov z neposrednim pogonom.Izvedene študije kažejo, da so brezgonski električni pogoni glede na maso in velikost ter kazalnike učinkovitosti primerljivi z maso in velikostjo ter učinkovitostjo pogonskih pogonov, če ne upoštevamo le elektromotorja, temveč tudi menjalnik.

Pomemben dobiček pri uporabi togih mehanskih prenosov in električnih pogonov brez zobnikov je doseganje višjih kazalcev kakovosti sistemov za nadzor gibanja izvršnih organov strojev in zanesljivosti mehanizmov. To je posledica dejstva, da razširjeni mehanski prenosi, pokriti s povratnimi informacijami, bistveno omejujejo pasovno širino krmilnega sistema električnega pogona zaradi prisotnosti elastičnih mehanskih vibracij.

Najenostavnejši mehanski prenosi za splošne industrijske aplikacije imajo običajno več resonančnih frekvenc elastičnih vibracij zaradi prožnosti zob, gredi in nosilcev. Če k temu dodamo še potrebo po zapletanju mehanike zaradi uporabe zračnih merilnikov, postane očitno, da bo uporaba brezgonskih pogonov vedno bolj aktualna, predvsem pri visoko zmogljivi in ​​kakovostni procesni opremi.

Obetavna smer pri razvoju električnih pogonov je uporaba linearnih elektromotorjev, ki omogočajo izklop ne le menjalnika, temveč tudi naprav, ki pretvarjajo rotacijsko gibanje rotorjev motorjev v translacijsko gibanje delovnega motorja. telesa strojev.Električni pogon z linearnim motorjem je organski del celotne zasnove stroja, ki izjemno poenostavlja njegovo kinematiko in ustvarja možnosti za optimalno zasnovo strojev s translacijskim gibanjem delovnih teles.

V zadnjem času se intenzivno razvija tehnološka oprema z elektromotorji, vgrajenimi v mehanizem. Primeri takih naprav so:

• električno orodje,

• motorji za pogon robotov in manipulatorjev, vgrajeni v zgibne sklepe,

• električni pogoni dvižnih vitlov, pri katerih je motor strukturno kombiniran z bobnom, ki deluje kot rotor.

V zadnjih letih je domača in tuja praksa opazila trend globlje integracije elektromehanskega pretvornika (elektromotorja) z delovnim telesom in nekaterimi krmilnimi napravami. To je na primer motorno kolo v vlečnem električnem pogonu, elektrovreteno pri brusilnih strojih je čoln translacijsko gibljiv element linearnega električnega pogona tkalske opreme, izvršilno telo koordinatnega konstruktorja z dvokoordinatnim (X, Y) motorjem.

Ta trend je progresiven, saj imajo integrirani električni pogoni manjšo porabo materiala, izboljšane energijske lastnosti, kompaktnost in enostavnost uporabe. Vendar pa je treba pred ustvarjanjem zanesljivih in ekonomičnih integriranih električnih pogonov opraviti obsežne teoretične in eksperimentalne študije ter razvoj načrtovanja, ki se izvaja na sodobni ravni, kar nujno vključuje optimizacijo parametrov, pridobivanje ocen zanesljivosti.Poleg tega bi morali delo v tej smeri izvajati strokovnjaki različnih profilov.

Poglej tudi: Variabilni električni pogon kot način varčevanja z energijo