Vlastnosti vývoja moderného elektrického pohonu

Úlohy zlepšenia moderného elektrického pohonu

V súvislosti s rozpadom ZSSR a reštrukturalizáciou spoločnosti došlo k významným zmenám v organizácii práce elektrotechnického priemyslu v Rusku. V období intenzívneho rozvoja elektrotechnického priemyslu boli najmä v zväzových republikách postavené nové závody na výrobu komponentov pre elektrické pohony. Preto sa po rozpade ZSSR mnohé elektrotechnické podniky ocitli mimo Ruska, čo si vyžiadalo reštrukturalizáciu štruktúry elektrotechnického priemyslu, v dôsledku čoho sa mnohé závody zmenili a rozšírili sortiment.

Pokles objemu priemyselných výrobkov z ruských podnikov na konci 20. storočia viedol k poklesu spotreby elektriny v krajine. V období od roku 1986 do roku 2001 došlo v Rusku k zníženiu spotreby elektriny o 18 % (z 1082,2 miliardy kWh na 888 miliárd kWh) a v krajinách SNŠ to bolo ešte viac — o 24 % (z 1673,5 miliardy kWh na 1275 miliardy kWh).To viedlo k zníženiu potreby nových elektrických pohonov, čo ovplyvnilo tempo ich vývoja.

Avšak na konci 20. storočia v Rusku automatizované pohyb poháňaný elektrinou zostáva významným spotrebiteľom elektrickej energie a naďalej sa rozvíja ako odvetvie elektrotechniky a ako jeden z hlavných smerov elektrotechniky. Vďaka úspechom elektrotechnického priemyslu v oblasti vytvárania elektrických strojov, transformátorov, elektrických zariadení, zariadení na premenu energie je moderný elektrický pohon schopný splniť vysoké požiadavky na automatizáciu mechanizmov a technologických liniek, ktorým slúži.

Analýza súčasného stavu priemyselnej elektrifikácie a vývoja integrovaných automatizačných systémov ukazuje, že ich základom je variabilný elektrický pohon, ktorý sa čoraz viac uplatňuje vo všetkých sférach života a činnosti spoločnosti — od priemyselnej výroby až po sféru každodenného života.

Vďaka neustálemu zlepšovaniu technických charakteristík elektrických pohonov sú základom moderného technického pokroku vo všetkých oblastiach použitia. Zároveň sa pri vývoji moderného automatizovaného elektrického pohonu pozoruje množstvo zvláštností vzhľadom na stav jeho prvkovej základne a potreby výroby.

Prvou charakteristikou elektrického pohonu v tomto štádiu jeho vývoja je rozšírenie oblasti použitia variabilného elektrického pohonu, najmä vďaka kvantitatívnemu a kvalitatívnemu nárastu striedavých pohonov s premenlivou frekvenciou.

Vylepšenia tyristorových a tranzistorových frekvenčných meničov v posledných rokoch viedli k intenzívnemu vývoju regulovateľných elektrických pohonov pomocou asynchrónnych elektromotorov s jednoduchšou konštrukciou a s nižšou spotrebou kovu, čo viedlo k posunu regulovateľných jednosmerných elektrických pohonov, ktoré majú v súčasnosti prevládajúca aplikácia v Rusku.

Druhou charakteristikou vývoja moderného elektropohonu sú zvýšené požiadavky na dynamické a statické ukazovatele elektropohonu, rozšírenie a sťaženie jeho funkcií súvisiacich s riadením technologických zariadení a procesov... Vývoj elektropohonu ide cestou vytvárania digitálnych riadiacich systémov a rozširovanie používania moderných mikroprocesorová technológia.

To vedie k zložitosti elektrických pohonných systémov, teda k správnemu určovaniu úloh, ktoré možno efektívne riešiť pomocou moderných mikroprocesorových regulátorov.

Treťou charakteristikou vývoja elektropohonu je túžba zjednotiť jeho prvkovú základňu, vytvárať ucelené elektropohony s využitím modernej mikroelektroniky a blokovo-modulového princípu... Implementácia tohto základu je procesom ďalšieho vývoja a zdokonaľovania kompletných elektropohonov. pohony využívajúce systémy riadenia frekvencie pre striedavé motory.

Štvrtou charakteristikou vývoja moderného elektrického pohonu je jeho široké využitie pre implementáciu energeticky úsporných technológií do riadenia výrobných procesov... Rozvoj priemyslu predurčuje rastúci význam automatizovaného elektrického pohonu ako energetického základu pre automatizáciu výrobných procesov.

Elektrický pohon je hlavným spotrebiteľom elektrickej energie. Z celkového objemu elektriny vyrobenej u nás sa viac ako 60 % premieňa pomocou elektrického pohonu na mechanický pohyb, zabezpečujúci chod strojov a mechanizmov vo všetkých odvetviach a v bežnom živote. V tomto ohľade majú energetické ukazovatele hromadných elektrických pohonov malého a stredného výkonu veľký význam pri riešení technických a ekonomických problémov.

Problém racionálnej, ekonomickej spotreby elektrickej energie si dnes vyžaduje osobitnú pozornosť. V súlade s tým si vývoj elektrického pohonu vyžaduje urgentné riešenie problému racionálneho návrhu a využitia elektrického pohonu z hľadiska spotreby energie. Tento problém si vyžaduje výskum a vývoj opatrení zameraných na zlepšenie účinnosti elektrických pohonov a organizáciu riadenia technologických strojov, čo znižuje ich spotrebu elektrickej energie.

Piatou charakteristikou vývoja moderného elektrického pohonu je túžba po organickom spojení motora a mechanizmu... Táto požiadavka je daná všeobecným trendom vo vývoji technológií zameraných na zjednodušenie kinematických reťazcov strojov a mechanizmov. , čo bolo možné vďaka zdokonaleniu systémov nastaviteľného elektrického pohonu, ktorý je konštrukčne zabudovaný do mechanizmu.

Jedným z prejavov tohto trendu je túžba po širokom využití elektrického pohonu bez prevodu... V súčasnosti sú vytvorené výkonné bezprevodové elektropohony pre valcové mlyny, banské zdvíhacie stroje, hlavné mechanizmy rýpadiel a rýchlovýťahy. Tieto zariadenia využívajú nízkootáčkové motory s nominálnou rýchlosťou otáčania od 8 do 120 ot./min.. Napriek zvýšenej veľkosti a hmotnosti takýchto motorov je použitie elektrických pohonov s priamym pohonom v porovnaní s ozubenými kolesami odôvodnené ich väčšou spoľahlivosťou a rýchlosťou.

Súčasný stav, dlhodobé úlohy a trendy vo vývoji elektrického pohonu určujú potrebu skvalitňovania jeho prvkovej základne.

Perspektívy rozvoja elementárnej základne elektrického pohonu

Vzhľadom na vývoj moderného elektropohonu je potrebné vziať do úvahy, že objektívnym trendom zdokonaľovania elektrozariadení je ich komplikácia, vzhľadom na zvýšené nároky na technologické postupy a rozširovanie spotrebiteľských vlastností elektrotechnických výrobkov.

Za týchto podmienok je hlavnou úlohou vývoja elektrického pohonu a jeho riadiacich prostriedkov čo najúplnejšie uspokojenie požiadaviek na automatizáciu pracovných strojov, mechanizmov a technologických liniek, pričom tieto možnosti možno najefektívnejšie realizovať s pomocou moderných mikroprocesorov.pohony s premenlivou rýchlosťou.

V súčasnosti je hlavnou úlohou rozšírenie aplikačných oblastí striedavých pohonov s premenlivým napätím. Úspešné vyriešenie tohto problému umožňuje zvýšiť elektrické vybavenie pracovnej sily, mechanizovať a automatizovať mnohé technologické inštalácie a procesy, čo výrazne zvýši produktivitu práce.

Na to je potrebné vyriešiť množstvo vedeckých, technických a výrobných problémov v oblasti elektrotechniky, pretože vývoj elektrických pohonných systémov vyžaduje zdokonalenie prvkov mechanických prevodov, elektromotorov, polovodičových meničov energie a mikrokontrolérov.

Zlepšenie mechanických snímačov pohybu

Komplexné riešenie problematiky zdokonaľovania moderných elektrických pohonov a na nich založených elektromechanických komplexov si vyžaduje osobitnú pozornosť pri návrhu a realizácii mechanických meničov pohybu. V súčasnosti narastá trend zjednodušovať mechanické zariadenia procesných zariadení a komplikovať ich elektrické komponenty.

Pri projektovaní nových technologických zariadení sa zvyknú využívať „krátke“ mechanické prevody a elektrické pohony s priamym pohonom.Vykonané štúdie ukazujú, že bezprevodové elektropohony sú z hľadiska hmotnosti a veľkosti a ukazovateľov účinnosti porovnateľné s ukazovateľmi hmotnosti a veľkosti a účinnosti prevodových elektropohonov, ak sa neberie do úvahy len elektromotor, ale aj prevodovka.

Významným prínosom pri použití pevných mechanických prevodov a bezprevodových elektrických pohonov je dosiahnutie vyšších ukazovateľov kvality systémov riadenia pohybu výkonných orgánov strojov a spoľahlivosti mechanizmov. Je to spôsobené tým, že rozšírené mechanické prevody pokryté spätnou väzbou výrazne obmedzujú šírku pásma riadiaceho systému elektrického pohonu v dôsledku prítomnosti elastických mechanických vibrácií.

Najjednoduchšie mechanické prevody pre všeobecné priemyselné aplikácie majú zvyčajne niekoľko rezonančných frekvencií elastických vibrácií v dôsledku pružnosti zubov, hriadeľov a podpier. Ak k tomu pripočítame nutnosť skomplikovania mechaniky v dôsledku používania zariadení na odber vzoriek vôle, je zrejmé, že používanie bezprevodových pohonov bude čoraz aktuálnejšie, najmä pre vysokovýkonné a kvalitné procesné zariadenia.

Sľubným smerom vo vývoji elektrických pohonov je použitie lineárnych elektromotorov, ktoré umožňujú vypnúť nielen prevodovku, ale aj zariadenia, ktoré premieňajú rotačný pohyb rotorov motorov na translačný pohyb pracovného telesá strojov.Elektrický pohon s lineárnym motorom je organickou súčasťou celkovej konštrukcie stroja, mimoriadne zjednodušuje jeho kinematiku a vytvára možnosti pre optimálnu konštrukciu strojov s translačným pohybom pracovných telies.

V poslednom čase sa intenzívne rozvíjajú technologické zariadenia s elektromotormi zabudovanými do mechanizmu. Príklady takýchto zariadení sú:

• elektrické náradie,

• motory na pohon robotov a manipulátorov uložených v kĺbových spojoch,

• elektrické pohony zdvíhacích navijakov, v ktorých je motor konštrukčne kombinovaný s bubnom, ktorý funguje ako rotor.

V posledných rokoch domáca a zahraničná prax zaznamenáva trend hlbšej integrácie elektromechanického meniča (elektromotora) s pracovným orgánom a niektorými ovládacími zariadeniami. Ide napríklad o motorové koleso v trakčnom elektrickom pohone, elektrovreteno v brúskach je člnok translačne pohyblivý prvok lineárneho elektrického pohonu tkáčskeho zariadenia, výkonný orgán súradnicového konštruktéra s dvojsúradnicovým (X, Y) motorom.

Tento trend je progresívny, pretože integrované elektrické pohony majú nižšiu spotrebu materiálu, majú zlepšené energetické charakteristiky, sú kompaktné a ľahko sa používajú. Vytvoreniu spoľahlivých a ekonomických integrovaných elektrických pohonov však musia predchádzať komplexné teoretické a experimentálne štúdie, ako aj vývoj dizajnu vykonávaný na modernej úrovni, ktorý nevyhnutne zahŕňa optimalizáciu parametrov a získavanie odhadov spoľahlivosti.Okrem toho by prácu v tomto smere mali vykonávať odborníci z rôznych profilov.

Pozri tiež: Variabilný elektrický pohon ako prostriedok na úsporu energie