Caracteristici ale dezvoltării propulsiei electrice moderne

Sarcinile de îmbunătățire a unui motor electric modern

În legătură cu prăbușirea URSS și restructurarea societății, au avut loc schimbări semnificative în organizarea muncii industriei electrice din Rusia. În perioada de dezvoltare intensivă a industriei electrotehnice, în Republicile Uniunii au fost construite noi fabrici pentru producția de componente pentru acționări electrice. Prin urmare, după prăbușirea URSS, multe întreprinderi electrotehnice s-au găsit în afara Rusiei, ceea ce a necesitat o restructurare a structurii industriei electrotehnice, în urma căreia multe fabrici s-au schimbat și au extins gama de produse.

Scăderea volumului de produse industriale de la întreprinderile rusești la sfârșitul secolului XX a dus la o scădere a consumului de energie electrică în țară. În perioada 1986-2001, reducerea consumului de energie electrică în Rusia a avut loc cu 18% (de la 1082,2 miliarde kWh la 888 miliarde kWh), iar în țările CSI a fost chiar mai mare - cu 24% (de la 1673,5 miliarde kWh la 1275). miliarde kWh).Acest lucru a dus la o scădere a nevoii de noi unități electrice, ceea ce a afectat ritmul dezvoltării acestora.

Cu toate acestea, la sfârșitul secolului al XX-lea în Rusia automatizat mișcare alimentată de electricitate rămâne un consumator major de energie electrică și continuă să se dezvolte ca ramură a ingineriei electrice și ca una dintre direcțiile principale ale ingineriei electrice. Datorită realizărilor industriei electrice în domeniul creării de mașini electrice, transformatoare, dispozitive electrice, echipamente de conversie a energiei, acționarea electrică modernă este capabilă să îndeplinească cerințele ridicate de automatizare a mecanismelor și liniilor tehnologice pe care le deservește.

Analiza stării actuale a electrificării industriale și a dezvoltării sistemelor de automatizare integrate arată că baza lor este o acționare electrică variabilă, care este din ce în ce mai utilizată în toate sferele vieții și activității societății - de la producția industrială la sfera vieții de zi cu zi.

Datorită îmbunătățirii continue a caracteristicilor tehnice ale acționărilor electrice, acestea stau la baza progresului tehnic modern în toate domeniile de aplicare. În același timp, se observă o serie de particularități în dezvoltarea unei acționări electrice automatizate moderne, datorită stării de bază a elementelor sale și a nevoilor de producție.

Prima caracteristică a acționării electrice în această etapă a dezvoltării sale este extinderea domeniului de aplicare a acționării electrice variabile, în principal datorită creșterii cantitative și calitative a variatoarelor de curent alternativ cu frecvență variabilă.

Îmbunătățirile realizate în ultimii ani în convertizoarele de frecvență cu tiristoare și tranzistori au condus la dezvoltarea intensivă a acționărilor electrice reglabile folosind motoare electrice asincrone cu un design mai simplu și cu un consum mai mic de metal, ducând la deplasarea acționărilor electrice de curent continuu controlabile, care au în prezent un aplicare predominantă în Rusia.

A doua caracteristică a dezvoltării acționării electrice moderne este cerințele crescute pentru indicatorii dinamici și statici ai acționării electrice, extinderea și complicarea funcțiilor sale legate de gestionarea instalațiilor și proceselor tehnologice... Dezvoltarea acționării electrice urmează calea creării. sisteme de control digital și extinderea utilizării moderne tehnologie cu microprocesor.

Acest lucru duce la complexitatea sistemelor de acționare electrică, prin urmare, la determinarea corectă a sarcinilor care pot fi rezolvate eficient folosind controlere moderne cu microprocesor.

A treia caracteristică a dezvoltării unei acționări electrice este dorința de a-și unifica baza elementului, de a crea unități electrice complete folosind microelectronica modernă și principiul bloc-module... Implementarea acestei baze este procesul de dezvoltare și îmbunătățire ulterioară a sistemului electric complet. acţionări care utilizează sisteme de control al frecvenţei pentru motoarele de curent alternativ.

A patra caracteristică a dezvoltării unui propulsor electric modern este utilizarea sa pe scară largă pentru implementarea tehnologiilor de economisire a energiei în managementul proceselor de producție... Dezvoltarea industriei determină importanța tot mai mare a acționării electrice automate ca bază energetică pentru automatizarea proceselor de productie.

Acționarea electrică este principalul consumator de energie electrică. Din volumul total de energie electrică produsă în țara noastră, peste 60% este transformată prin intermediul acționării electrice în mișcare mecanică, asigurând funcționarea mașinilor și mecanismelor în toate industriile și în viața de zi cu zi. În acest sens, indicatorii energetici ai acționărilor electrice de masă de putere mică și medie sunt de mare importanță în rezolvarea problemelor tehnice și economice.

Problema consumului rațional și economic de energie electrică necesită o atenție specială astăzi. În consecință, dezvoltarea acționării electrice necesită o soluție urgentă la problema proiectării și utilizării raționale a acționării electrice din punct de vedere al consumului de energie. Această problemă necesită cercetarea și dezvoltarea măsurilor care vizează îmbunătățirea eficienței acționărilor electrice și organizarea managementului mașinilor tehnologice, care reduce consumul de energie electrică a acestora.

A cincea caracteristică a dezvoltării acționării electrice moderne este dorința unei fuziuni organice a motorului și a mecanismului... Această cerință este determinată de tendința generală în dezvoltarea tehnologiilor care vizează simplificarea lanțurilor cinematice ale mașinilor și mecanismelor. , care a devenit posibil datorită îmbunătățirii sistemelor de acționare electrică reglabilă care este încorporată structural în mecanism.

Una dintre manifestările acestei tendințe este dorința de a utiliza pe scară largă acționarea electrică fără roți dințate... În prezent, au fost create acționări electrice puternice fără angrenaje pentru morile cu role, mașinile de ridicare a minelor, principalele mecanisme ale excavatoarelor și ascensoarelor de mare viteză. Aceste dispozitive folosesc motoare cu viteză mică, cu o viteză nominală de rotație de la 8 la 120 rpm. În ciuda dimensiunii și greutății crescute a unor astfel de motoare, utilizarea acționărilor electrice cu acționare directă în comparație cu angrenajele este justificată de fiabilitatea și viteza lor mai mare.

Starea actuală, sarcinile pe termen lung și tendințele în dezvoltarea unui motor electric determină necesitatea îmbunătățirii bazei sale de elemente.

Perspective de dezvoltare a elementului de bază a acționării electrice

Având în vedere dezvoltarea acționării electrice moderne, este necesar să se țină cont de faptul că tendința obiectivă de îmbunătățire a echipamentelor electrice este complicația acesteia, din cauza cererii crescute de procese tehnologice și a extinderii proprietăților de consum ale produselor electrice.

În aceste condiții, sarcina principală a dezvoltării unei acționări electrice și a mijloacelor sale de control este satisfacerea cât mai completă a cerințelor de automatizare a mașinilor de lucru, mecanismelor și liniilor tehnologice, în același timp, aceste posibilități pot fi implementate cel mai eficient cu cu ajutorul microprocesoarelor moderne.unități cu viteză variabilă controlabile.

În prezent, sarcina principală este extinderea domeniilor de aplicare ale variatoarelor de curent alternativ cu tensiune variabilă. Rezolvarea cu succes a acestei probleme permite creșterea echipamentului electric al muncii, mecanizarea și automatizarea multor instalații și procese tehnologice, ceea ce va crește semnificativ productivitatea muncii.

Pentru aceasta, este necesar să se rezolve o serie de probleme științifice, tehnice și de producție în domeniul ingineriei electrice, deoarece dezvoltarea sistemelor de acționare electrică necesită îmbunătățirea elementelor de transmisii mecanice, motoare electrice, convertoare de energie semiconductoare și microcontrolere.

Îmbunătățirea traductoarelor mecanice de mișcare

O soluție cuprinzătoare la problemele de îmbunătățire a acționărilor electrice moderne și a complexelor electromecanice bazate pe acestea necesită o atenție deosebită pentru proiectarea și implementarea convertoarelor mecanice de mișcare. În prezent, există o tendință în creștere de a simplifica dispozitivele mecanice ale echipamentelor de proces și de a complica componentele electrice ale acestora.

Atunci când proiectează echipamente tehnologice noi, acestea tind să folosească transmisii mecanice „scurte” și acționări electrice cu acționare directă.Studiile efectuate arată că din punct de vedere al indicatorilor de greutate și dimensiune și eficiență, antrenările electrice fără viteze sunt comparabile cu indicatorii de greutate și dimensiune și eficiență ai acționărilor electrice cu angrenaje, dacă nu se ia în considerare doar motorul electric, ci și cutia de viteze.

Un câștig semnificativ în utilizarea transmisiilor mecanice rigide și a acționărilor electrice fără angrenaje este realizarea unor indicatori mai înalți ai calității sistemelor de control al mișcării pentru corpurile executive ale mașinilor și fiabilitatea mecanismelor. Acest lucru se datorează faptului că transmisiile mecanice extinse acoperite cu feedback limitează în mod semnificativ lățimea de bandă a sistemului de control al acționării electrice datorită prezenței vibrațiilor mecanice elastice.

Cele mai simple transmisii mecanice pentru aplicații industriale generale au de obicei mai multe frecvențe de rezonanță de vibrație elastică datorită flexibilității dinților, arborilor și suporturilor. Dacă la aceasta adăugăm nevoia de a complica mecanica datorită utilizării dispozitivelor de prelevare a reacției, devine evident că folosirea antrenărilor gearless va deveni din ce în ce mai relevantă, în special pentru echipamentele de proces performante și de calitate.

O direcție promițătoare în dezvoltarea acționărilor electrice este utilizarea motoarelor electrice liniare, care fac posibilă oprirea nu numai a cutiei de viteze, ci și a dispozitivelor care convertesc mișcarea de rotație a rotoarelor motoarelor în mișcarea de translație a funcționării. corpurile mașinilor.O acționare electrică cu motor liniar este o parte organică a designului general al mașinii, simplificând extrem de mult cinematica acesteia și creând oportunități pentru proiectarea optimă a mașinilor cu mișcare de translație a corpurilor de lucru.

Recent, echipamentele tehnologice cu motoare electrice încorporate în mecanism au fost dezvoltate intens. Exemple de astfel de dispozitive sunt:

• instrument de putere,

• motoare pentru conducerea roboților și manipulatoarelor încorporate în articulații,

• acționări electrice ale troliului de ridicare, în care motorul este combinat structural cu un tambur care acționează ca un rotor.

În ultimii ani, practica internă și străină a observat o tendință de integrare mai profundă a convertorului electromecanic (motor electric) cu corpul de lucru și unele dispozitive de control. Aceasta este, de exemplu, o roată cu motor într-o unitate electrică de tracțiune, electroax la mașinile de șlefuit, naveta este un element care se mișcă translațional al unui antrenament electric liniar al echipamentului de țesut, un corp executiv al unui constructor de coordonate cu un motor cu două coordonate (X, Y).

Această tendință este progresivă deoarece acționările electrice integrate au un consum mai mic de material, au caracteristici energetice îmbunătățite, sunt compacte și ușor de utilizat. Cu toate acestea, crearea de acționări electrice integrate fiabile și economice trebuie precedată de studii teoretice și experimentale cuprinzătoare, precum și de dezvoltări de proiectare efectuate la nivel modern, care includ în mod necesar optimizarea parametrilor, obținând estimări de fiabilitate.În plus, munca în această direcție ar trebui să fie efectuată de specialiști din diferite profiluri.

Vezi si: Acționare electrică variabilă ca mijloc de economisire a energiei