Funktioner i utvecklingen av modern elektrisk framdrivning

Uppgifterna att förbättra en modern eldrift

I samband med Sovjetunionens kollaps och omstruktureringen av samhället inträffade betydande förändringar i organisationen av elindustrins arbete i Ryssland. Under den intensiva utvecklingen av den elektrotekniska industrin byggdes nya fabriker för tillverkning av komponenter för elektriska drivenheter huvudsakligen i unionens republiker. Därför, efter Sovjetunionens kollaps, befann sig många elektrotekniska företag utanför Ryssland, vilket krävde en omstrukturering av den elektrotekniska industrins struktur, vilket resulterade i att många fabriker ändrade och utökade produktsortimentet.

Nedgången i volymen av industriprodukter från ryska företag i slutet av 1900-talet ledde till en minskning av elförbrukningen i landet. Under perioden 1986 till 2001 skedde minskningen av elförbrukningen i Ryssland med 18% (från 1082,2 miljarder kWh till 888 miljarder kWh), och i OSS-länderna var den ännu mer - med 24% (från 1673,5 miljarder kWh till 1275) miljarder kWh).Detta ledde till att behovet av nya elektriska drivningar minskade, vilket påverkade utvecklingstakten.

Men i slutet av 20-talet i Ryssland automatiserade rörelse som drivs av el förblir en storkonsument av elektrisk energi och fortsätter att utvecklas som en gren av elektroteknik och som en av huvudinriktningarna inom elektroteknik. Tack vare den elektriska industrins prestationer inom området för att skapa elektriska maskiner, transformatorer, elektriska anordningar, energiomvandlingsutrustning, kan den moderna elektriska enheten möta de höga kraven på automatisering av de mekanismer och tekniska linjer som den betjänar.

Analysen av det nuvarande tillståndet för industriell elektrifiering och utvecklingen av integrerade automationssystem visar att deras grund är en variabel elektrisk drivning, som i allt högre grad används inom alla områden av livet och samhällets verksamhet - från industriell produktion till vardagslivets sfär.

På grund av den kontinuerliga förbättringen av de tekniska egenskaperna hos elektriska drivenheter är de grunden för moderna tekniska framsteg inom alla användningsområden. Samtidigt observeras ett antal egenheter i utvecklingen av en modern automatiserad elektrisk drivning, på grund av tillståndet för dess elementbas och produktionens behov.

Det första kännetecknet för den elektriska drivningen i detta skede av dess utveckling är utvidgningen av tillämpningsområdet för den variabla elektriska drivningen, främst på grund av den kvantitativa och kvalitativa tillväxten av frekvensomriktare med variabel frekvens.

De senaste årens förbättringar av tyristor- och transistorfrekvensomvandlare har lett till den intensiva utvecklingen av justerbara elektriska drivenheter som använder asynkrona elmotorer med en enklare design och med lägre metallförbrukning, vilket leder till förskjutning av styrbara likströmsdrivenheter, som för närvarande har en dominerande tillämpning i Ryssland.

Det andra kännetecknet för utvecklingen av modern elektrisk drivning är ökade krav på dynamiska och statiska indikatorer för elektrisk drivning, expansion och komplicering av dess funktioner relaterade till hantering av tekniska installationer och processer... Utvecklingen av elektrisk drivning följer vägen för att skapa digitala styrsystem och utöka användningen av moderna mikroprocessorteknik.

Detta leder till komplexiteten hos elektriska drivsystem, därför korrekt bestämning av uppgifter som effektivt kan lösas med hjälp av moderna mikroprocessorstyrenheter.

Det tredje kännetecknet för utvecklingen av en elektrisk drivenhet är önskan att förena dess elementbas, skapa kompletta elektriska drivningar med modern mikroelektronik och blockmodulprincip... Implementeringen av denna bas är processen för vidareutveckling och förbättring av komplett elektrisk frekvensomriktare som använder frekvensstyrningssystem för AC-motorer.

Det fjärde kännetecknet för utvecklingen av en modern elektrisk drivning är dess utbredda användning för implementering av energibesparande teknologier i hanteringen av produktionsprocesser... Industrins utveckling avgör den växande betydelsen av den automatiserade elektriska drivningen som energibas för automatisering av produktionsprocesser.

Den elektriska enheten är huvudkonsumenten av elektrisk energi. Av den totala volymen el som produceras i vårt land omvandlas mer än 60% med hjälp av elektrisk drivning till mekanisk rörelse, vilket säkerställer driften av maskiner och mekanismer i alla industrier och i vardagen. I detta avseende är energiindikatorerna för massdrivna elektriska enheter av små och medelstora krafter av stor betydelse för att lösa tekniska och ekonomiska problem.

Problemet med rationell, ekonomisk förbrukning av el kräver särskild uppmärksamhet idag. Följaktligen kräver utvecklingen av elektrisk drivning en brådskande lösning på problemet med rationell design och användning av elektrisk drivning ur energiförbrukningssynpunkt. Detta problem kräver forskning och utveckling av åtgärder som syftar till att förbättra effektiviteten hos elektriska drivenheter och organisera hanteringen av tekniska maskiner, vilket minskar deras elförbrukning.

Det femte kännetecknet för utvecklingen av den moderna elektriska drivningen är en önskan om en organisk sammansmältning av motorn och mekanismen... Detta krav bestäms av den allmänna trenden i utvecklingen av teknologier som syftar till att förenkla de kinematiska kedjorna av maskiner och mekanismer , vilket blev möjligt tack vare förbättringen av systemen för justerbar elektrisk drivning som är strukturellt inbyggd i mekanismen.

En av manifestationerna av denna trend är önskan att i stor utsträckning använda elektrisk drivning utan växlar... För närvarande har kraftfulla växellösa elektriska drivningar skapats för valsverk, gruvlyftmaskiner, grävmaskiners huvudmekanismer och höghastighetshissar. Dessa enheter använder låghastighetsmotorer med en nominell rotationshastighet från 8 till 120 rpm. Trots den ökade storleken och vikten av sådana motorer motiveras användningen av elektriska enheter med direktdrift jämfört med växlar av deras större tillförlitlighet och hastighet.

Det nuvarande tillståndet, långsiktiga uppgifter och trender i utvecklingen av en elektrisk drivning avgör behovet av att förbättra dess elementbas.

Utsikter för utvecklingen av elementbasen för den elektriska enheten

Med tanke på utvecklingen av modern elektrisk drivning är det nödvändigt att ta hänsyn till att den objektiva trenden med att förbättra elektrisk utrustning är dess komplikation, på grund av den ökade efterfrågan på tekniska processer och expansionen av konsumentegenskaper hos elektriska produkter.

Under dessa förhållanden är huvuduppgiften för utvecklingen av en elektrisk drivning och dess styrmedel den mest fullständiga tillfredsställelsen av kraven för automatisering av arbetsmaskiner, mekanismer och tekniska linjer.Samtidigt kan dessa möjligheter implementeras mest effektivt med hjälp av moderna mikroprocessorer, varvtalsstyrbara enheter.

För närvarande är huvuduppgiften att utöka applikationsområdena för frekvensomriktare med variabel spänning. Att framgångsrikt lösa detta problem gör det möjligt att öka arbetskraftens elektriska utrustning, att mekanisera och automatisera många tekniska installationer och processer, vilket avsevärt kommer att öka arbetsproduktiviteten.

För detta är det nödvändigt att lösa ett antal vetenskapliga, tekniska och produktionsproblem inom elektroteknik, eftersom utvecklingen av elektriska drivsystem kräver förbättring av element i mekaniska transmissioner, elmotorer, halvledarenergiomvandlare och mikrokontroller.

Förbättring av mekaniska rörelsegivare

En heltäckande lösning på problemen med att förbättra moderna elektriska enheter och elektromekaniska komplex baserade på dem kräver särskild uppmärksamhet på design och implementering av mekaniska rörelseomvandlare. Det finns för närvarande en växande trend att förenkla processutrustningens mekaniska anordningar och att komplicera deras elektriska komponenter.

När de designar ny teknisk utrustning tenderar de att använda "korta" mekaniska transmissioner och direktdrivna elektriska drivningar.Genomförda studier visar att när det gäller vikt- och storleks- och effektivitetsindikatorer är växellösa elektriska drivningar jämförbara med vikt- och storleks- och effektivitetsindikatorer för växlade elektriska drivningar, om inte bara elmotorn beaktas, utan även växellådan.

En betydande vinst i användningen av stela mekaniska transmissioner och växellösa elektriska drivningar är uppnåendet av högre indikatorer på kvaliteten på rörelsekontrollsystemen för maskinernas verkställande organ och mekanismernas tillförlitlighet. Detta beror på det faktum att utökade mekaniska transmissioner täckta med återkoppling avsevärt begränsar bandbredden för det elektriska drivsystemet på grund av närvaron av elastiska mekaniska vibrationer.

De enklaste mekaniska transmissionerna för allmänna industriella applikationer har vanligtvis flera resonansfrekvenser av elastiska vibrationer på grund av flexibiliteten hos tänderna, axlarna och stöden. Om vi ​​lägger till detta behovet av att komplicera mekaniken på grund av användningen av glappprovtagningsanordningar, blir det uppenbart att användningen av växellösa drivenheter kommer att bli mer och mer relevant, särskilt för högpresterande och kvalitetsprocessutrustning.

En lovande riktning i utvecklingen av elektriska drivningar är användningen av linjära elektriska motorer, som gör det möjligt att stänga av inte bara växellådan utan också enheter som omvandlar rotationsrörelsen hos motorernas rotorer till arbetsrörelsens translationella rörelse. maskinernas kroppar.En elektrisk drivning med linjärmotor är en organisk del av maskinens övergripande design, vilket extremt förenklar dess kinematik och skapar möjligheter för optimal design av maskiner med translationell rörelse av arbetskroppar.

Nyligen har teknisk utrustning med elmotorer inbyggda i mekanismen utvecklats intensivt. Exempel på sådana enheter är:

• elverktyg,

• motorer för att driva robotar och manipulatorer inbäddade i ledade leder,

• elektriska drivningar av vinschar, där motorn är strukturellt kombinerad med en trumma som fungerar som en rotor.

Under de senaste åren har inhemsk och utländsk praxis observerat en trend mot djupare integration av den elektromekaniska omvandlaren (elektrisk motor) med arbetskroppen och vissa styrenheter. Detta är till exempel ett motorhjul i en elektrisk drivning, elektrospindel i slipmaskiner är skytteln ett translationellt rörligt element i en linjär elektrisk drivning av vävutrustning, en verkställande organ för en koordinatkonstruktör med en tvåkoordinatmotor (X, Y).

Denna trend är progressiv eftersom integrerade elektriska drivenheter har lägre materialförbrukning, har förbättrade energiegenskaper, är kompakta och lätta att använda. Men skapandet av tillförlitliga och ekonomiska integrerade elektriska drivenheter måste föregås av omfattande teoretiska och experimentella studier, såväl som designutvecklingar som utförs på modern nivå, som nödvändigtvis inkluderar parameteroptimering, erhållande av tillförlitlighetsuppskattningar.Dessutom bör arbetet i denna riktning utföras av specialister från olika profiler.

Se även: Variabel elektrisk drivning som ett sätt att spara energi