Funktioner ved udviklingen af ​​moderne elektrisk fremdrift

Opgaverne med at forbedre et moderne elektrisk drev

I forbindelse med Sovjetunionens sammenbrud og omstruktureringen af ​​samfundet skete der betydelige ændringer i organiseringen af ​​arbejdet i den elektriske industri i Rusland. I perioden med intensiv udvikling af den elektrotekniske industri blev der hovedsagelig bygget nye fabrikker til produktion af komponenter til elektriske drev i Unionens republikker. Derfor befandt mange elektrotekniske virksomheder sig efter Sovjetunionens sammenbrud uden for Rusland, hvilket nødvendiggjorde en omstrukturering af strukturen i den elektrotekniske industri, som et resultat af, at mange fabrikker ændrede og udvidede produktsortimentet.

Faldet i mængden af ​​industriprodukter fra russiske virksomheder i slutningen af ​​det 20. århundrede førte til et fald i elforbruget i landet. I perioden fra 1986 til 2001 skete reduktionen i elforbruget i Rusland med 18% (fra 1082,2 milliarder kWh til 888 milliarder kWh), og i SNG-landene var det endnu mere - med 24% (fra 1673,5 milliarder kWh til 1275) milliarder kWh).Dette førte til et fald i behovet for nye elektriske drev, hvilket påvirkede tempoet i deres udvikling.

Men i slutningen af ​​det 20. århundrede i Rusland automatiseret bevægelse drevet af elektricitet forbliver en storforbruger af elektrisk energi og fortsætter med at udvikle sig som en gren af ​​elektroteknik og som en af ​​hovedretningerne inden for elektroteknik. Takket være resultaterne af den elektriske industri inden for skabelse af elektriske maskiner, transformere, elektriske enheder, energikonverteringsudstyr er det moderne elektriske drev i stand til at opfylde de høje krav til automatisering af de mekanismer og teknologiske linjer, det betjener.

Analysen af ​​den nuværende tilstand af industriel elektrificering og udviklingen af ​​integrerede automationssystemer viser, at deres grundlag er et variabelt elektrisk drev, som i stigende grad bruges i alle områder af livet og samfundets aktivitet - fra industriel produktion til hverdagslivets sfære.

På grund af den løbende forbedring af elektriske drevs tekniske egenskaber er de grundlaget for moderne tekniske fremskridt inden for alle anvendelsesområder. Samtidig observeres en række ejendommeligheder i udviklingen af ​​et moderne automatiseret elektrisk drev på grund af tilstanden af ​​dets elementbase og produktionens behov.

Det første kendetegn ved det elektriske drev på dette stadium af dets udvikling er udvidelsen af ​​anvendelsesområdet for det variable elektriske drev, hovedsageligt på grund af den kvantitative og kvalitative vækst af frekvensomformere med variabel frekvens.

De seneste års forbedringer inden for tyristor- og transistorfrekvensomformere har ført til intensiv udvikling af justerbare elektriske drev ved hjælp af asynkrone elektriske motorer med et enklere design og med lavere metalforbrug, hvilket har ført til forskydning af kontrollerbare jævnstrøms elektriske drev, som pt. overvejende anvendelse i Rusland.

Det andet kendetegn ved udviklingen af ​​moderne elektrisk drev er øgede krav til dynamiske og statiske indikatorer for elektrisk drev, udvidelse og komplikation af dets funktioner relateret til styring af teknologiske installationer og processer... Udviklingen af ​​elektrisk drev følger vejen for at skabe digitale styresystemer og udvidelse af brugen af ​​moderne mikroprocessor teknologi.

Dette fører til kompleksiteten af ​​elektriske drivsystemer, derfor den korrekte bestemmelse af opgaver, der effektivt kan løses ved hjælp af moderne mikroprocessorcontrollere.

Det tredje kendetegn ved udviklingen af ​​et elektrisk drev er ønsket om at forene dets elementbase, skabe komplette elektriske drev ved hjælp af moderne mikroelektronik og blokmodulprincip... Implementeringen af ​​dette grundlag er processen med yderligere udvikling og forbedring af komplet elektrisk frekvensomformere ved hjælp af frekvensstyringssystemer til AC-motorer.

Det fjerde kendetegn ved udviklingen af ​​et moderne elektrisk drev er dets udbredte anvendelse til implementering af energibesparende teknologier i styringen af ​​produktionsprocesser... Industriens udvikling bestemmer den voksende betydning af det automatiserede elektriske drev som energigrundlag for automatisering af produktionsprocesser.

Det elektriske drev er hovedforbrugeren af ​​elektrisk energi. Af den samlede mængde elektricitet, der produceres i vores land, omdannes mere end 60% ved hjælp af elektrisk drev til mekanisk bevægelse, hvilket sikrer driften af ​​maskiner og mekanismer i alle industrier og i hverdagen. I denne henseende er energiindikatorerne for massedrevne elektriske drev af lille og mellemstor effekt af stor betydning for løsning af tekniske og økonomiske problemer.

Problemet med rationelt, økonomisk forbrug af elektricitet kræver særlig opmærksomhed i dag. Derfor kræver udviklingen af ​​elektrisk drev en hurtig løsning på problemet med rationelt design og brug af elektrisk drev ud fra et energiforbrugssynspunkt. Dette problem kræver forskning og udvikling af foranstaltninger, der tager sigte på at forbedre effektiviteten af ​​elektriske drev og organisere styringen af ​​teknologiske maskiner, hvilket reducerer deres elforbrug.

Det femte kendetegn ved udviklingen af ​​det moderne elektriske drev er et ønske om en organisk sammensmeltning af motoren og mekanismen... Dette krav er bestemt af den generelle tendens i udviklingen af ​​teknologier, der tager sigte på at forenkle de kinematiske kæder af maskiner og mekanismer , hvilket blev muligt takket være forbedringen af ​​systemerne med justerbart elektrisk drev, der er strukturelt indbygget i mekanismen.

En af manifestationerne af denne trend er ønsket om i vid udstrækning at bruge elektrisk drev uden gear... På nuværende tidspunkt er der skabt kraftfulde gearløse elektriske drev til valsemøller, mineløftemaskiner, gravemaskiners hovedmekanismer og højhastighedselevatorer. Disse enheder bruger lavhastighedsmotorer med en nominel rotationshastighed fra 8 til 120 rpm. På trods af den øgede størrelse og vægt af sådanne motorer er brugen af ​​elektriske drev med direkte drev sammenlignet med gear berettiget af deres større pålidelighed og hastighed.

Den nuværende tilstand, langsigtede opgaver og tendenser i udviklingen af ​​et elektrisk drev bestemmer behovet for at forbedre dets elementbase.

Udsigter for udviklingen af ​​elementbasen til det elektriske drev

I betragtning af udviklingen af ​​moderne elektrisk drev er det nødvendigt at tage højde for, at den objektive tendens til at forbedre elektrisk udstyr er dets komplikation på grund af den øgede efterspørgsel efter teknologiske processer og udvidelsen af ​​forbrugeregenskaber for elektriske produkter.

Under disse forhold er hovedopgaven ved udviklingen af ​​et elektrisk drev og dets styringsmidler den mest fuldstændige opfyldelse af kravene til automatisering af arbejdsmaskiner, mekanismer og teknologiske linier.Samtidig kan disse muligheder implementeres mest effektivt med hjælp fra moderne mikroprocessorer, drev med variabel hastighed.

I øjeblikket er hovedopgaven at udvide anvendelsesområderne for AC-drev med variabel spænding. En vellykket løsning af dette problem gør det muligt at øge arbejdskraftens elektriske udstyr, at mekanisere og automatisere mange teknologiske installationer og processer, hvilket vil øge arbejdsproduktiviteten betydeligt.

Til dette er det nødvendigt at løse en række videnskabelige, tekniske og produktionsproblemer inden for elektroteknik, da udviklingen af ​​elektriske drivsystemer kræver forbedring af elementer i mekaniske transmissioner, elektriske motorer, halvlederenergiomformere og mikrocontrollere.

Forbedring af mekaniske bevægelsestransducere

En omfattende løsning på problemerne med at forbedre moderne elektriske drev og elektromekaniske komplekser baseret på dem kræver særlig opmærksomhed på design og implementering af mekaniske bevægelsesomformere. Der er i øjeblikket en voksende tendens til at forenkle de mekaniske anordninger i procesudstyr og at komplicere deres elektriske komponenter.

Når de designer nyt teknologisk udstyr, har de en tendens til at bruge "korte" mekaniske transmissioner og direkte drevne elektriske drev.Gennemførte undersøgelser viser, at med hensyn til vægt og størrelse og effektivitetsindikatorer er gearløse elektriske drev sammenlignelige med vægt- og størrelses- og effektivitetsindikatorer for gearede elektriske drev, hvis ikke kun den elektriske motor tages i betragtning, men også gearkassen.

En væsentlig gevinst ved brugen af ​​stive mekaniske transmissioner og gearløse elektriske drev er opnåelsen af ​​højere indikatorer for kvaliteten af ​​bevægelseskontrolsystemerne for maskinernes udøvende organer og pålideligheden af ​​mekanismerne. Dette skyldes det faktum, at udvidede mekaniske transmissioner dækket med feedback betydeligt begrænser båndbredden af ​​det elektriske drevstyringssystem på grund af tilstedeværelsen af ​​elastiske mekaniske vibrationer.

De enkleste mekaniske transmissioner til generelle industrielle applikationer har normalt flere resonansfrekvenser af elastiske vibrationer på grund af fleksibiliteten af ​​tænderne, akslerne og understøtninger. Hvis vi tilføjer behovet for at komplicere mekanikken på grund af brugen af ​​slørprøveudtagningsanordninger, bliver det indlysende, at brugen af ​​gearløse drev vil blive mere og mere relevant, især for højtydende og kvalitetsprocesudstyr.

En lovende retning i udviklingen af ​​elektriske drev er brugen af ​​lineære elektriske motorer, som gør det muligt at slukke ikke kun gearkassen, men også enheder, der konverterer rotationsbevægelsen af ​​motorernes rotorer til den translationelle bevægelse af arbejdet maskinernes krop.Et elektrisk drev med lineær motor er en organisk del af maskinens overordnede design, hvilket i høj grad forenkler dens kinematik og skaber muligheder for optimalt design af maskiner med translationel bevægelse af arbejdskroppe.

For nylig er teknologisk udstyr med elektriske motorer indbygget i mekanismen blevet intensivt udviklet. Eksempler på sådanne enheder er:

• elværktøj,

• motorer til at drive robotter og manipulatorer indlejret i ledforbindelser,

• elektriske drev af hejsespil, hvor motoren er strukturelt kombineret med en tromle, der fungerer som en rotor.

I de seneste år har indenlandsk og udenlandsk praksis observeret en tendens til dybere integration af den elektromekaniske konverter (elektrisk motor) med arbejdslegemet og nogle kontrolenheder. Dette er for eksempel et motorhjul i et elektrisk træk, elektrospindel i slibemaskiner er skytten et translationelt bevægeligt element i et lineært elektrisk drev af væveudstyr, en ledelse af en koordinatkonstruktør med en to-koordinat (X, Y) motor.

Denne tendens er progressiv, fordi integrerede elektriske drev har lavere materialeforbrug, har forbedrede energiegenskaber, er kompakte og nemme at bruge. Imidlertid skal skabelsen af ​​pålidelige og økonomiske integrerede elektriske drev forudgås af omfattende teoretiske og eksperimentelle undersøgelser samt designudviklinger udført på moderne niveau, som nødvendigvis inkluderer parameteroptimering, opnåelse af pålidelighedsestimater.Derudover bør arbejdet i denne retning udføres af specialister fra forskellige profiler.

Se også: Variabelt elektrisk drev som et middel til at spare energi