Característiques del desenvolupament de la propulsió elèctrica moderna

Les tasques de millorar un accionament elèctric modern

En relació amb el col·lapse de l'URSS i la reestructuració de la societat, es van produir canvis significatius en l'organització del treball de la indústria elèctrica a Rússia. Durant el període de desenvolupament intens de la indústria electrotècnica, es van construir noves fàbriques per a la producció de components per a accionaments elèctrics principalment a les repúbliques de la Unió. Per tant, després del col·lapse de l'URSS, moltes empreses electrotècniques es van trobar fora de Rússia, la qual cosa va requerir una reestructuració de l'estructura de la indústria electrotècnica, com a resultat de la qual moltes fàbriques van canviar i van ampliar la gamma de productes.

La disminució del volum de productes industrials de les empreses russes a finals del segle XX va provocar una disminució del consum d'electricitat al país. En el període de 1986 a 2001, la reducció del consum d'electricitat a Rússia es va produir en un 18% (de 1.082.200 milions de kWh a 888.000 milions de kWh), i als països de la CEI va ser encara més, en un 24% (de 1.673.500 milions de kWh a 1.275). mil milions de kWh).Això va provocar una disminució de la necessitat de nous accionaments elèctrics, la qual cosa va afectar el ritme del seu desenvolupament.

No obstant això, a finals del segle 20 a Rússia automatitzat moviment alimentat per electricitat segueix sent un gran consumidor d'energia elèctrica i continua desenvolupant-se com una branca de l'enginyeria elèctrica i com una de les principals direccions de l'enginyeria elèctrica. Gràcies als assoliments de la indústria elèctrica en l'àmbit de la creació de màquines elèctriques, transformadors, dispositius elèctrics, equips de conversió d'energia, el modern accionament elèctric és capaç de complir els alts requisits d'automatització dels mecanismes i línies tecnològiques que serveix.

L'anàlisi de l'estat actual de l'electrificació industrial i el desenvolupament de sistemes d'automatització integrats mostra que la seva base és un accionament elèctric variable, que s'utilitza cada cop més en tots els àmbits de la vida i l'activitat de la societat, des de la producció industrial fins a l'esfera de la vida quotidiana.

A causa de la millora contínua de les característiques tècniques dels accionaments elèctrics, són la base del progrés tècnic modern en tots els àmbits d'aplicació. Al mateix temps, s'observen una sèrie de peculiaritats en el desenvolupament d'un accionament elèctric automatitzat modern, a causa de l'estat de la seva base d'elements i les necessitats de producció.

La primera característica de l'accionament elèctric en aquesta etapa del seu desenvolupament és l'ampliació del camp d'aplicació de l'accionament elèctric variable, principalment a causa del creixement quantitatiu i qualitatiu dels accionaments de CA de freqüència variable.

Les millores realitzades en els darrers anys en els convertidors de freqüència de tiristors i transistors han donat lloc al desenvolupament intensiu d'accionaments elèctrics ajustables que utilitzen motors elèctrics asíncrons de disseny més senzill i amb un menor consum de metall, provocant el desplaçament dels accionaments elèctrics de corrent continu controlable, que actualment tenen un aplicació predominant a Rússia.

La segona característica del desenvolupament de l'accionament elèctric modern és l'augment dels requisits d'indicadors dinàmics i estàtics de l'accionament elèctric, l'expansió i la complicació de les seves funcions relacionades amb la gestió d'instal·lacions i processos tecnològics... El desenvolupament de l'accionament elèctric segueix el camí de la creació sistemes de control digital i ampliant l'ús dels moderns tecnologia de microprocessador.

Això condueix a la complexitat dels sistemes d'accionament elèctric, per tant, la correcta determinació de les tasques que es poden resoldre eficaçment mitjançant controladors de microprocessadors moderns.

La tercera característica del desenvolupament d'un accionament elèctric és el desig d'unificar la seva base d'elements, crear accionaments elèctrics complets utilitzant la microelectrònica moderna i el principi del mòdul de blocs... La implementació d'aquesta base és el procés de desenvolupament i millora de l'electricitat completa. accionaments que utilitzen sistemes de control de freqüència per a motors de CA.

La quarta característica del desenvolupament d'un accionament elèctric modern és el seu ús generalitzat per a la implementació de tecnologies d'estalvi energètic en la gestió dels processos de producció... El desenvolupament de la indústria determina la importància creixent de l'accionament elèctric automatitzat com a base energètica per a l'automatització dels processos productius.

L'accionament elèctric és el principal consumidor d'energia elèctrica. Del volum total d'electricitat produïda al nostre país, més del 60% es converteix mitjançant accionament elèctric en moviment mecànic, assegurant el funcionament de màquines i mecanismes en totes les indústries i en la vida quotidiana. En aquest sentit, els indicadors d'energia dels accionaments elèctrics massius de petita i mitjana potència són de gran importància per resoldre problemes tècnics i econòmics.

El problema del consum racional i econòmic d'electricitat requereix una atenció especial avui dia. En conseqüència, el desenvolupament de l'accionament elèctric requereix una solució urgent al problema del disseny i l'ús racional de l'accionament elèctric des del punt de vista del consum d'energia. Aquesta problemàtica requereix investigació i desenvolupament de mesures encaminades a millorar l'eficiència dels accionaments elèctrics i organitzar la gestió de les màquines tecnològiques, que redueixin el seu consum elèctric.

La cinquena característica del desenvolupament de l'accionament elèctric modern és el desig d'una fusió orgànica del motor i el mecanisme... Aquest requisit ve determinat per la tendència general en el desenvolupament de tecnologies destinades a simplificar les cadenes cinemàtiques de màquines i mecanismes. , que va ser possible gràcies a la millora dels sistemes d'accionament elèctric regulable que s'incorpora estructuralment al mecanisme.

Una de les manifestacions d'aquesta tendència és la voluntat d'utilitzar àmpliament l'accionament elèctric sense engranatges... Actualment, s'han creat potents accionaments elèctrics sense engranatges per a molins de corrons, màquines elevadores de mines, els principals mecanismes d'excavadores i ascensors d'alta velocitat. Aquests dispositius utilitzen motors de baixa velocitat amb una velocitat nominal de rotació de 8 a 120 rpm.. Malgrat l'augment de mida i pes d'aquests motors, l'ús d'accionaments elèctrics amb accionament directe en comparació amb engranatges es justifica per la seva major fiabilitat i velocitat.

L'estat actual, les tasques a llarg termini i les tendències en el desenvolupament d'un accionament elèctric determinen la necessitat de millorar la seva base d'elements.

Perspectives per al desenvolupament de l'element base de l'accionament elèctric

Tenint en compte el desenvolupament de l'accionament elèctric modern, cal tenir en compte que la tendència objectiva de millora dels equips elèctrics és la seva complicació, a causa de l'augment de la demanda de processos tecnològics i l'expansió de les propietats del consumidor dels productes elèctrics.

En aquestes condicions, la tasca principal del desenvolupament d'un accionament elèctric i dels seus mitjans de control és la satisfacció més completa dels requisits d'automatització de màquines de treball, mecanismes i línies tecnològiques, alhora que aquestes possibilitats es poden implementar de la manera més eficaç amb amb l'ajuda dels moderns microprocessadors, unitats controlables de velocitat variable.

Actualment, la tasca principal és ampliar les àrees d'aplicació dels variadors de CA amb tensió variable. Resoldre amb èxit aquest problema permet augmentar l'equipament elèctric de mà d'obra, mecanitzar i automatitzar moltes instal·lacions i processos tecnològics, la qual cosa augmentarà significativament la productivitat laboral.

Per a això, cal resoldre una sèrie de problemes científics, tècnics i de producció en el camp de l'enginyeria elèctrica, ja que el desenvolupament de sistemes d'accionament elèctric requereix la millora d'elements de transmissions mecàniques, motors elèctrics, convertidors d'energia de semiconductors i microcontroladors.

Millora dels transductors de moviment mecànic

Una solució integral als problemes de millora dels accionaments elèctrics moderns i dels complexos electromecànics basats en ells requereix una atenció especial al disseny i la implementació de convertidors de moviment mecànic. Actualment hi ha una tendència creixent a simplificar els dispositius mecànics dels equips de procés i a complicar els seus components elèctrics.

Quan es dissenyen nous equips tecnològics, solen utilitzar transmissions mecàniques "curtes" i accionaments elèctrics d'accionament directe.Els estudis realitzats mostren que pel que fa als indicadors de pes i mida i eficiència, els accionaments elèctrics sense engranatges són comparables als indicadors de pes i mida i eficiència dels accionaments elèctrics amb engranatges, si no només es té en compte el motor elèctric, sinó també la caixa de canvis.

Un guany important en l'ús de transmissions mecàniques rígides i accionaments elèctrics sense engranatges és l'assoliment d'indicadors més alts de la qualitat dels sistemes de control de moviment dels cossos executius de les màquines i la fiabilitat dels mecanismes. Això es deu al fet que les transmissions mecàniques esteses cobertes amb retroalimentació limiten significativament l'ample de banda del sistema de control de la unitat elèctrica a causa de la presència de vibracions mecàniques elàstiques.

Les transmissions mecàniques més senzilles per a aplicacions industrials generals solen tenir diverses freqüències de ressonància de vibració elàstica a causa de la flexibilitat de les dents, els eixos i els suports. Si a això afegim la necessitat de complicar la mecànica a causa de l'ús de dispositius de mostreig de reacció, es fa evident que l'ús d'accionaments sense engranatges serà cada cop més rellevant, especialment per a equips de procés d'alt rendiment i qualitat.

Una direcció prometedora en el desenvolupament d'accionaments elèctrics és l'ús de motors elèctrics lineals, que permeten apagar no només la caixa de canvis, sinó també dispositius que converteixen el moviment de rotació dels rotors dels motors en el moviment de translació del treball. cossos de les màquines.Un accionament elèctric amb motor lineal és una part orgànica del disseny global de la màquina, simplificant molt la seva cinemàtica i creant oportunitats per al disseny òptim de màquines amb moviment de translació dels cossos de treball.

Recentment, s'ha desenvolupat intensament equips tecnològics amb motors elèctrics integrats al mecanisme. Alguns exemples d'aquests dispositius són:

• eina elèctrica,

• motors per conduir robots i manipuladors encastats en articulacions articulades,

• accionaments elèctrics de cabrestants d'elevació, en els quals el motor es combina estructuralment amb un tambor que actua com a rotor.

En els darrers anys, la pràctica nacional i estrangera ha observat una tendència cap a una integració més profunda del convertidor electromecànic (motor elèctric) amb el cos de treball i alguns dispositius de control. Això és, per exemple, una roda de motor en un accionament elèctric de tracció, electrofus a les rectificadores, la llançadora és un element en moviment translacional d'un accionament elèctric lineal d'equips de teixit, un òrgan executiu d'un constructor de coordenades amb un motor de dues coordenades (X, Y).

Aquesta tendència és progressiva perquè els accionaments elèctrics integrats tenen un menor consum de material, tenen característiques energètiques millorades, són compactes i fàcils d'utilitzar. Tanmateix, la creació d'accionaments elèctrics integrats fiables i econòmics ha d'anar precedida d'estudis teòrics i experimentals exhaustius, així com de desenvolupaments de disseny realitzats a nivell modern, que inclouen necessàriament l'optimització de paràmetres, obtenint estimacions de fiabilitat.A més, el treball en aquesta direcció hauria de ser realitzat per especialistes de diferents perfils.

Vegeu també: Accionament elèctric variable com a mitjà d'estalvi d'energia