A modern elektromos meghajtás fejlődésének jellemzői

A modern elektromos hajtás fejlesztésének feladatai

A Szovjetunió összeomlásával és a társadalom szerkezetátalakításával kapcsolatban jelentős változások következtek be az oroszországi elektromos ipar munkájának megszervezésében. Az elektrotechnikai ipar intenzív fejlődésének időszakában főként az uniós köztársaságokban épültek új gyárak elektromos hajtások alkatrészeinek gyártására. Ezért a Szovjetunió összeomlása után sok elektrotechnikai vállalkozás Oroszországon kívül találta magát, ami szükségessé tette az elektrotechnikai ipar szerkezetének átalakítását, aminek következtében számos gyár változtatta meg és bővítette termékkínálatát.

Az orosz vállalatoktól származó ipari termékek mennyiségének csökkenése a 20. század végén az ország villamosenergia-fogyasztásának csökkenéséhez vezetett. Az 1986 és 2001 közötti időszakban a villamosenergia-fogyasztás csökkenése Oroszországban 18%-kal (1082,2 milliárd kWh-ról 888 milliárd kWh-ra), a FÁK-országokban pedig még ennél is több - 24%-kal (1673,5 milliárd kWh-ról 1275-re). milliárd kWh).Ez az új elektromos hajtások iránti igény csökkenéséhez vezetett, ami befolyásolta fejlesztésük ütemét.

Azonban a 20. század végén Oroszországban automatizált árammal hajtott mozgás továbbra is az elektromos energia fő fogyasztója, és az elektrotechnika ágaként és az elektrotechnika egyik fő irányaként fejlődik tovább. A villamos ipar elektromos gépek, transzformátorok, elektromos berendezések, energiaátalakító berendezések készítése terén elért eredményeinek köszönhetően a korszerű elektromos hajtás képes megfelelni az általa kiszolgált mechanizmusok és technológiai vonalak automatizálásával szemben támasztott magas követelményeknek.

Az ipari villamosítás jelenlegi helyzetének elemzése és az integrált automatizálási rendszerek fejlesztése azt mutatja, hogy ezek alapja a változó elektromos hajtás, amelyet egyre gyakrabban alkalmaznak az élet és a társadalom tevékenységének minden területén - az ipari termeléstől a mindennapi élet szférájáig.

Az elektromos hajtások műszaki jellemzőinek folyamatos fejlesztése révén minden alkalmazási területen a modern műszaki fejlődés alapját képezik. Ugyanakkor a modern automatizált elektromos hajtás fejlesztésében számos sajátosság figyelhető meg, az elembázis állapota és a gyártási igények miatt.

Az elektromos hajtás első jellemzője fejlesztésének ezen szakaszában a változtatható elektromos hajtás alkalmazási területének bővülése, elsősorban a változtatható frekvenciájú váltóáramú hajtások mennyiségi és minőségi növekedése miatt.

A tirisztoros és tranzisztoros frekvenciaváltókban az elmúlt években végrehajtott fejlesztések az aszinkron villanymotorokat alkalmazó, egyszerűbb kialakítású, alacsonyabb fémfogyasztású állítható elektromos hajtások intenzív fejlesztését eredményezték, ami a jelenleg szabályozós egyenáramú elektromos hajtások elmozdulásához vezetett. túlnyomórészt Oroszországban.

A modern elektromos hajtás fejlődésének második jellemzője az elektromos hajtás dinamikus és statikus mutatóival szemben támasztott fokozott követelmények, a technológiai berendezések és folyamatok irányításával kapcsolatos funkcióinak bővítése és bonyolítása... Az elektromos hajtás fejlődése a teremtés útját követi. digitális vezérlőrendszerek és a korszerű használatának bővítése mikroprocesszoros technológia.

Ez az elektromos hajtásrendszerek bonyolultságához vezet, így a modern mikroprocesszoros vezérlőkkel hatékonyan megoldható feladatok helyes meghatározása.

Az elektromos hajtás fejlesztésének harmadik jellemzője az elembázis egységesítésére, komplett elektromos hajtások létrehozására a modern mikroelektronika és blokk-modul elven... Ennek az alapnak a megvalósítása a komplett elektromos továbbfejlesztésének és javításának folyamata. frekvenciaszabályozó rendszereket használó hajtások váltakozó áramú motorokhoz.

A korszerű elektromos hajtás fejlesztésének negyedik jellemzője, hogy széleskörűen alkalmazzák az energiatakarékos technológiák megvalósítását a termelési folyamatok irányításában... Az ipar fejlődése meghatározza az automatizált elektromos hajtás, mint energiaalap növekvő jelentőségét. a termelési folyamatok automatizálása.

Az elektromos hajtás az elektromos energia fő fogyasztója. A hazánkban megtermelt összes villamos energia több mint 60%-a elektromos meghajtással mechanikus mozgássá alakul, biztosítva a gépek és mechanizmusok működését minden iparágban és a mindennapi életben. E tekintetben a kis és közepes teljesítményű tömegvillamos hajtások energiamutatói nagy jelentőséggel bírnak a műszaki-gazdasági problémák megoldásában.

A racionális, gazdaságos villamosenergia-fogyasztás problémája manapság kiemelt figyelmet igényel. Ennek megfelelően az elektromos hajtás fejlesztése sürgős megoldást igényel az elektromos hajtás energiafogyasztási szempontból ésszerű tervezésének és használatának problémájára. Ez a probléma az elektromos hajtások hatásfokának javítását és a technológiai gépek kezelésének megszervezését célzó intézkedések kutatását és fejlesztését igényli, ami csökkenti azok villamosenergia-fogyasztását.

A modern elektromos hajtás fejlesztésének ötödik jellemzője a motor és a mechanizmus szerves összeolvadására való törekvés... Ezt a követelményt a gépek és mechanizmusok kinematikai láncolatának egyszerűsítését célzó technológiák fejlesztésének általános trendje határozza meg. , ami a szerkezetbe épített állítható elektromos hajtás rendszereinek továbbfejlesztésének köszönhetően vált lehetővé.

Ennek az irányzatnak az egyik megnyilvánulása a hajtómű nélküli elektromos hajtás széles körben történő alkalmazásának vágya... Jelenleg hengermalmok, bányaemelő gépek, kotrógépek és gyorsliftek fő mechanizmusaihoz hoztak létre nagy teljesítményű hajtómű nélküli elektromos hajtásokat. Ezekben a készülékekben 8-120 ford./perc névleges fordulatszámú, alacsony fordulatszámú motorokat használnak.Az ilyen motorok megnövekedett mérete és tömege ellenére a hajtóművekhez képest közvetlen hajtású elektromos hajtások alkalmazását nagyobb megbízhatóságuk és sebességük indokolja.

Az elektromos hajtás jelenlegi állapota, hosszú távú feladatai és fejlesztési irányai meghatározzák az elembázis fejlesztésének szükségességét.

Az elektromos hajtás elembázisának fejlesztésének kilátásai

Tekintettel a korszerű elektromos hajtás fejlődésére, figyelembe kell venni, hogy az elektromos berendezések fejlesztésének objektív tendenciája annak bonyolítása, a technológiai folyamatok iránti megnövekedett igény és az elektromos termékek fogyasztói tulajdonságainak bővülése miatt.

Ilyen feltételek mellett a villamos hajtás és vezérlőeszközei fejlesztésének fő feladata a munkagépek, mechanizmusok, technológiai sorok automatizálásával szemben támasztott követelmények minél teljesebb kielégítése, ugyanakkor ezek a lehetőségek a leghatékonyabban a munkagépek, mechanizmusok és technológiai sorok automatizálásával valósíthatók meg. modern mikroprocesszorok segítségével.változtatható fordulatszámú vezérelhető meghajtók.

Jelenleg a fő feladat a változtatható feszültségű váltóáramú hajtások alkalmazási területeinek bővítése. A probléma sikeres megoldása lehetővé teszi a munkaerő elektromos berendezéseinek növelését, számos technológiai berendezés és folyamat gépesítését és automatizálását, ami jelentősen növeli a munka termelékenységét.

Ehhez számos tudományos, műszaki és gyártási problémát kell megoldani az elektrotechnika területén, hiszen az elektromos hajtásrendszerek fejlesztése megköveteli a mechanikus hajtóművek, a villanymotorok, a félvezető energiaátalakítók és a mikrokontrollerek elemeinek fejlesztését.

Mechanikus mozgásátalakítók fejlesztése

A modern elektromos hajtások és az ezekre épülő elektromechanikus komplexumok fejlesztésének kérdéseinek átfogó megoldása kiemelt figyelmet igényel a mechanikus mozgásátalakítók tervezése és kivitelezése során. Jelenleg erősödő tendencia a technológiai berendezések mechanikai eszközeinek egyszerűsítése és az elektromos alkatrészek bonyolultabbá tétele.

Az új technológiai berendezések tervezésénél inkább "rövid" mechanikus hajtóműveket és közvetlen hajtású elektromos hajtásokat alkalmaznak.Az elvégzett tanulmányok azt mutatják, hogy a hajtómű nélküli elektromos hajtások súly- és méret-, valamint hatékonysági mutatók tekintetében összemérhetőek a hajtóműves elektromos hajtások tömegével, méretével és hatékonysági mutatóival, ha nem csak a villanymotort, hanem a sebességváltót is figyelembe vesszük.

A merev mechanikus hajtóművek és a hajtómű nélküli elektromos hajtások használatában jelentős előnyt jelent, hogy a gépek végrehajtó szerveinél magasabb mutatószámok érhetők el a mozgásvezérlő rendszerek minőségére és a mechanizmusok megbízhatóságára vonatkozóan. Ennek oka az a tény, hogy a visszacsatolással borított kiterjesztett mechanikus erőátvitelek jelentősen korlátozzák az elektromos hajtásvezérlő rendszer sávszélességét a rugalmas mechanikai rezgések jelenléte miatt.

Az általános ipari alkalmazások legegyszerűbb mechanikus hajtóművei a fogak, tengelyek és támasztékok rugalmassága miatt általában több rezonanciafrekvenciájú rugalmas rezgést mutatnak. Ha ehhez hozzávesszük a mechanika bonyolításának szükségességét a holtjáték-mintavevő eszközök alkalmazása miatt, akkor nyilvánvalóvá válik, hogy a hajtómű nélküli hajtások alkalmazása egyre aktuálisabb lesz, különösen a nagy teljesítményű és minőségi technológiai berendezéseknél.

Az elektromos hajtások fejlesztésének ígéretes iránya a lineáris villanymotorok használata, amelyek lehetővé teszik nemcsak a sebességváltó kikapcsolását, hanem azokat az eszközöket is, amelyek a motorok rotorjainak forgó mozgását a munka transzlációs mozgásává alakítják. a gépek testei.A lineáris motorral ellátott elektromos hajtás szerves része a gép általános kialakításának, rendkívül leegyszerűsíti annak kinematikáját, és lehetőséget teremt a gépek optimális tervezésére a munkatestek transzlációs mozgásával.

Az utóbbi időben intenzíven fejlesztették a mechanizmusba épített villanymotoros technológiai berendezéseket. Példák az ilyen eszközökre:

• elektromos szerszám,

• csuklós csuklóba ágyazott motorok robotok és manipulátorok vezetésére,

• emelőcsörlők elektromos hajtásai, amelyekben a motor szerkezetileg egy forgórészként működő dobbal van kombinálva.

Az elmúlt években a hazai és külföldi gyakorlat azt a tendenciát figyelte meg, hogy az elektromechanikus átalakító (elektromos motor) mélyebben integrálódik a munkatestbe és egyes vezérlőberendezésekbe. Ez például egy motorkerék egy vontatási elektromos hajtásban, elektroorsó köszörűgépekben az inga szövőberendezés lineáris elektromos hajtásának transzlációsan mozgó eleme, két koordinátás (X, Y) motorral rendelkező koordináta konstruktor végrehajtó szerve.

Ez a tendencia progresszív, mivel az integrált elektromos hajtások alacsonyabb anyagfelhasználással, jobb energiajellemzőkkel rendelkeznek, kompaktak és könnyen használhatók. A megbízható és gazdaságos integrált elektromos hajtások létrehozását azonban átfogó elméleti és kísérleti tanulmányoknak, valamint korszerű szinten végrehajtott tervezési fejlesztéseknek kell megelőzniük, amelyek szükségszerűen magukban foglalják a paraméteroptimalizálást, a megbízhatósági becslések beszerzését.Ezenkívül az ebben az irányban végzett munkát különböző profilú szakembereknek kell elvégezniük.

Lásd még: Változtatható elektromos hajtás, mint energiamegtakarítási eszköz