Značajke razvoja suvremene električne propulzije

Zadaci usavršavanja suvremenog električnog pogona

U vezi s raspadom SSSR-a i restrukturiranjem društva, dogodile su se značajne promjene u organizaciji rada elektroindustrije u Rusiji. U razdoblju intenzivnog razvoja elektrotehničke industrije nove tvornice za proizvodnju komponenti za elektromotorne pogone izgrađene su uglavnom u saveznim republikama. Stoga su se nakon raspada SSSR-a mnoga elektrotehnička poduzeća našla izvan Rusije, što je zahtijevalo restrukturiranje strukture elektrotehničke industrije, zbog čega su mnoge tvornice promijenile i proširile asortiman proizvoda.

Pad obujma industrijskih proizvoda ruskih poduzeća krajem 20. stoljeća doveo je do smanjenja potrošnje električne energije u zemlji. U razdoblju od 1986. do 2001. smanjena je potrošnja električne energije u Rusiji za 18% (sa 1082,2 milijarde kWh na 888 milijardi kWh), au zemljama ZND-a još više — za 24% (sa 1673,5 milijardi kWh na 1275). milijardi kWh).To je dovelo do smanjenja potrebe za novim električnim pogonima, što je utjecalo na brzinu njihova razvoja.

Međutim, krajem 20. stoljeća u Rusiji automatizirano kretanje pokretano električnom energijom ostaje veliki potrošač električne energije i nastavlja se razvijati kao grana elektrotehnike i kao jedan od glavnih smjerova elektrotehnike. Zahvaljujući dostignućima elektroindustrije u području stvaranja električnih strojeva, transformatora, električnih uređaja, opreme za pretvorbu energije, suvremeni električni pogon može zadovoljiti visoke zahtjeve za automatizacijom mehanizama i tehnoloških linija koje opslužuje.

Analiza postojećeg stanja industrijske elektrifikacije i razvoja integriranih sustava automatizacije pokazuje da je njihova osnova promjenjivi električni pogon, koji se sve više koristi u svim sferama života i djelovanja društva — od industrijske proizvodnje do sfere svakodnevnog života.

Zbog stalnog poboljšanja tehničkih svojstava električnih pogona, oni su temelj suvremenog tehničkog napretka u svim područjima primjene. Istovremeno, uočava se niz posebnosti u razvoju suvremenog automatiziranog električnog pogona, zbog stanja njegove elementarne baze i potreba proizvodnje.

Prva karakteristika elektromotornog pogona u ovoj fazi njegovog razvoja je širenje područja primjene varijabilnog elektromotornog pogona, uglavnom zahvaljujući kvantitativnom i kvalitativnom rastu frekventnih izmjeničnih pogona.

Poboljšanja tiristorskih i tranzistorskih pretvarača frekvencije posljednjih godina dovela su do intenzivnog razvoja podesivih elektromotora koji koriste asinkrone elektromotore jednostavnije konstrukcije i manjeg utroška metala, što je dovelo do istiskivanja upravljivih istosmjernih elektromotora, koji trenutno imaju dominantna primjena u Rusiji.

Druga karakteristika razvoja suvremenog elektropogona su povećani zahtjevi za dinamičkim i statičkim pokazateljima elektropogona, širenje i usložnjavanje njegovih funkcija vezanih za upravljanje tehnološkim postrojenjima i procesima... Razvoj elektromotornog pogona ide putem stvaranja digitalnih sustava upravljanja i širenje uporabe suvremenih mikroprocesorska tehnika.

To dovodi do složenosti električnih pogonskih sustava, dakle, ispravnog određivanja zadataka koji se mogu učinkovito riješiti korištenjem suvremenih mikroprocesorskih kontrolera.

Treća karakteristika razvoja elektromotornog pogona je težnja za objedinjavanjem njegove elementarne baze, stvaranje cjelovitih elektromotornih pogona primjenom suvremene mikroelektronike i blok-modulnog principa... Implementacija ove osnove je proces daljnjeg razvoja i usavršavanja cjelovitih električnih pogona. pogoni koji koriste sustave upravljanja frekvencijom za AC motore.

Četvrta značajka razvoja suvremenog elektromotornog pogona je njegova široka uporaba za implementaciju štedljivih tehnologija u upravljanju proizvodnim procesima... Razvoj industrije određuje sve veći značaj automatiziranog elektromotornog pogona kao energetske osnove za automatizacija proizvodnih procesa.

Električni pogon je glavni potrošač električne energije. Od ukupne količine električne energije proizvedene u našoj zemlji, više od 60% pretvara se pomoću električnog pogona u mehaničko kretanje, osiguravajući rad strojeva i mehanizama u svim industrijama iu svakodnevnom životu. S tim u vezi, energetski pokazatelji masovnih elektromotornih pogona male i srednje snage od velike su važnosti u rješavanju tehničkih i ekonomskih problema.

Problem racionalne, ekonomične potrošnje električne energije danas zahtijeva posebnu pozornost. Sukladno tome, razvoj električnog pogona zahtijeva hitno rješavanje problema racionalnog projektiranja i korištenja električnog pogona sa stajališta potrošnje energije. Ovaj problem zahtijeva istraživanje i razvoj mjera usmjerenih na poboljšanje učinkovitosti električnih pogona i organizaciju upravljanja tehnološkim strojevima, čime se smanjuje njihova potrošnja električne energije.

Peto obilježje razvoja suvremenog električnog pogona je želja za organskom fuzijom motora i mehanizma... Ovaj zahtjev određen je općim trendom razvoja tehnologija usmjerenih na pojednostavljenje kinematičkih lanaca strojeva i mehanizama. , što je postalo moguće zahvaljujući poboljšanju sustava podesivog električnog pogona koji je konstrukcijski ugrađen u mehanizam.

Jedna od manifestacija ovog trenda je želja za širokim korištenjem električnog pogona bez zupčanika ... Trenutno su stvoreni snažni električni pogoni bez zupčanika za mlinove s valjcima, strojeve za podizanje rudnika, glavne mehanizme bagera i dizala velike brzine. Ovi uređaji koriste motore niske brzine s nazivnom brzinom vrtnje od 8 do 120 o/min.Unatoč povećanim dimenzijama i težini takvih motora, uporaba električnih pogona s izravnim pogonom u usporedbi s prijenosnicima opravdana je njihovom većom pouzdanošću i brzinom.

Sadašnje stanje, dugoročni zadaci i trendovi u razvoju elektromotornog pogona uvjetuju potrebu poboljšanja njegove elementarne baze.

Perspektive razvoja elementne baze električnog pogona

S obzirom na razvoj suvremenog elektromotornog pogona, potrebno je uzeti u obzir da je objektivni trend poboljšanja elektrotehničke opreme njezino usložnjavanje, zbog povećane potražnje za tehnološkim procesima i širenja potrošačkih svojstava elektrotehničkih proizvoda.

U tim uvjetima glavna zadaća razvoja elektromotornog pogona i njegovih upravljačkih sredstava je što potpunije zadovoljenje zahtjeva za automatizacijom radnih strojeva, mehanizama i tehnoloških vodova.Istodobno se te mogućnosti mogu najučinkovitije implementirati s pomoć modernih mikroprocesora.pogoni s promjenjivom brzinom.

Trenutačno je glavni zadatak proširiti područja primjene AC pogona s promjenjivim naponom. Uspješno rješavanje ovog problema omogućuje povećanje električne opreme rada, mehanizaciju i automatizaciju mnogih tehnoloških postrojenja i procesa, što će značajno povećati produktivnost rada.

Za to je potrebno riješiti niz znanstvenih, tehničkih i proizvodnih problema iz područja elektrotehnike, budući da razvoj elektropogonskih sustava zahtjeva usavršavanje elemenata mehaničkih prijenosnika, elektromotora, poluvodičkih pretvarača energije i mikrokontrolera.

Poboljšanje mehaničkih pretvarača gibanja

Sveobuhvatno rješenje pitanja poboljšanja suvremenih električnih pogona i elektromehaničkih kompleksa koji se temelje na njima zahtijeva posebnu pozornost na projektiranje i implementaciju mehaničkih pretvarača gibanja. Trenutačno postoji rastući trend pojednostavljivanja mehaničkih uređaja procesne opreme i kompliciranja njihovih električnih komponenti.

Pri projektiranju nove tehnološke opreme nastoje se koristiti "kratkim" mehaničkim prijenosima i električnim pogonima s izravnim pogonom.Provedene studije pokazuju da su u pogledu težine i veličine i pokazatelja učinkovitosti električni pogoni bez zupčanika usporedivi s pokazateljima težine i veličine i učinkovitosti zupčastih električnih pogona, ako se ne uzme u obzir samo elektromotor, već i mjenjač.

Značajan dobitak u korištenju krutih mehaničkih prijenosa i električnih pogona bez zupčanika je postizanje viših pokazatelja kvalitete sustava upravljanja kretanjem izvršnih tijela strojeva i pouzdanosti mehanizama. To je zbog činjenice da prošireni mehanički prijenosi prekriveni povratnom spregom značajno ograničavaju propusnost sustava upravljanja električnim pogonom zbog prisutnosti elastičnih mehaničkih vibracija.

Najjednostavniji mehanički prijenosi za opću industrijsku primjenu obično imaju nekoliko rezonantnih frekvencija elastičnih vibracija zbog fleksibilnosti zubaca, osovina i nosača. Ako tome dodamo potrebu za kompliciranjem mehanike zbog upotrebe uređaja za uzorkovanje zazora, postaje očito da će uporaba bezzupčanika postajati sve relevantnija, posebno za visokoučinkovitu i kvalitetnu procesnu opremu.

Obećavajući smjer u razvoju električnih pogona je uporaba linearnih elektromotora, koji omogućuju isključivanje ne samo mjenjača, već i uređaja koji pretvaraju rotacijsko kretanje rotora motora u translatorno kretanje radnog motora. tijela strojeva.Električni pogon s linearnim motorom organski je dio cjelokupnog dizajna stroja, izuzetno pojednostavljuje njegovu kinematiku i stvara mogućnosti za optimalno projektiranje strojeva s translatornim kretanjem radnih tijela.

U posljednje vrijeme intenzivno se razvija tehnološka oprema s elektromotorima ugrađenim u mehanizam. Primjeri takvih uređaja su:

• električni alat,

• motori za pogon robota i manipulatora ugrađeni u zglobne zglobove,

• električni pogoni vitla za podizanje, u kojima je motor strukturno kombiniran s bubnjem koji djeluje kao rotor.

Posljednjih godina u domaćoj i inozemnoj praksi uočen je trend dublje integracije elektromehaničkog pretvarača (elektromotora) s radnim tijelom i nekim upravljačkim uređajima. To je npr. motorni kotač u vučnom elektropogonu, elektrovreteno u strojevima za brušenje, shuttle je translatorno pokretni element linearnog električnog pogona opreme za tkanje, izvršno tijelo koordinatnog konstruktora s dvokoordinatnim (X, Y) motorom.

Ovaj trend je progresivan jer integrirani električni pogoni imaju manju potrošnju materijala, poboljšana su energetska svojstva, kompaktni su i jednostavni za korištenje. Međutim, stvaranju pouzdanih i ekonomičnih integriranih električnih pogona moraju prethoditi sveobuhvatne teorijske i eksperimentalne studije, kao i razvoj dizajna proveden na suvremenoj razini, koji nužno uključuje optimizaciju parametara, dobivanje procjena pouzdanosti.Osim toga, rad u ovom smjeru trebaju provoditi stručnjaci različitih profila.

Vidi također: Varijabilni električni pogon kao sredstvo uštede energije