Funksjoner ved utviklingen av moderne elektrisk fremdrift

Oppgavene med å forbedre en moderne elektrisk stasjon

I forbindelse med sammenbruddet av Sovjetunionen og omstruktureringen av samfunnet skjedde det betydelige endringer i organiseringen av arbeidet til den elektriske industrien i Russland. I perioden med intensiv utvikling av den elektrotekniske industrien ble nye fabrikker for produksjon av komponenter til elektriske stasjoner bygget hovedsakelig i unionsrepublikkene. Derfor, etter sammenbruddet av Sovjetunionen, befant mange elektrotekniske virksomheter seg utenfor Russland, noe som nødvendiggjorde en restrukturering av strukturen til den elektrotekniske industrien, som et resultat av at mange fabrikker endret og utvidet produktspekteret.

Nedgangen i volumet av industriprodukter fra russiske bedrifter på slutten av 1900-tallet førte til en nedgang i strømforbruket i landet. I perioden fra 1986 til 2001 skjedde reduksjonen i strømforbruket i Russland med 18 % (fra 1082,2 milliarder kWh til 888 milliarder kWh), og i CIS-landene var det enda mer – med 24 % (fra 1673,5 milliarder kWh til 1275) milliarder kWh).Dette førte til en nedgang i behovet for nye elektriske stasjoner, noe som påvirket utviklingstakten.

Men på slutten av det 20. århundre i Russland automatisert bevegelse drevet av elektrisitet er fortsatt en stor forbruker av elektrisk energi og fortsetter å utvikle seg som en gren av elektroteknikk og som en av hovedretningene innen elektroteknikk. Takket være prestasjonene til den elektriske industrien innen å lage elektriske maskiner, transformatorer, elektriske enheter, energikonverteringsutstyr, er den moderne elektriske stasjonen i stand til å møte de høye kravene til automatisering av mekanismene og teknologiske linjene den betjener.

Analysen av den nåværende tilstanden til industriell elektrifisering og utviklingen av integrerte automasjonssystemer viser at grunnlaget deres er en variabel elektrisk drift, som i økende grad brukes i alle livssfærer og samfunnsaktivitet - fra industriell produksjon til hverdagslivets sfære.

På grunn av den kontinuerlige forbedringen av de tekniske egenskapene til elektriske stasjoner, er de grunnlaget for moderne teknisk fremgang på alle bruksområder. Samtidig observeres en rekke særegenheter i utviklingen av en moderne automatisert elektrisk stasjon, på grunn av tilstanden til elementbasen og produksjonsbehovene.

Den første egenskapen til den elektriske stasjonen på dette stadiet av utviklingen er utvidelsen av bruksområdet til den variable elektriske stasjonen, hovedsakelig på grunn av den kvantitative og kvalitative veksten av frekvensomformere med variabel frekvens.

Forbedringer gjort de siste årene i tyristor- og transistorfrekvensomformere har ført til intensiv utvikling av justerbare elektriske frekvensomformere ved bruk av asynkrone elektriske motorer med en enklere design og med lavere metallforbruk, noe som har ført til forskyvning av kontrollerbare likestrøms elektriske frekvensomformere, som i dag har en dominerende bruk i Russland.

Den andre egenskapen ved utviklingen av moderne elektrisk drift er økte krav til dynamiske og statiske indikatorer for elektrisk drift, utvidelse og komplikasjon av funksjonene knyttet til styring av teknologiske installasjoner og prosesser... Utviklingen av elektrisk drift følger veien for å skape digitale kontrollsystemer og utvide bruken av moderne mikroprosessorteknologi.

Dette fører til kompleksiteten til elektriske drivsystemer, derfor den riktige bestemmelsen av oppgaver som effektivt kan løses ved hjelp av moderne mikroprosessorkontrollere.

Det tredje kjennetegnet ved utviklingen av en elektrisk stasjon er ønsket om å forene elementbasen, skape komplette elektriske stasjoner ved bruk av moderne mikroelektronikk og blokkmodulprinsipp... Implementeringen av dette grunnlaget er prosessen med videreutvikling og forbedring av komplett elektrisk frekvensomformere som bruker frekvenskontrollsystemer for AC-motorer.

Det fjerde kjennetegnet ved utviklingen av en moderne elektrisk drift er dens utbredte bruk for implementering av energibesparende teknologier i styringen av produksjonsprosesser... Industriens utvikling bestemmer den økende betydningen av den automatiserte elektriske driften som energigrunnlag for automatisering av produksjonsprosesser.

Den elektriske stasjonen er hovedforbrukeren av elektrisk energi. Av det totale volumet av elektrisitet som produseres i vårt land, omdannes mer enn 60% ved hjelp av elektrisk drift til mekanisk bevegelse, noe som sikrer driften av maskiner og mekanismer i alle bransjer og i hverdagen. I denne forbindelse er energiindikatorene for masseelektriske stasjoner med liten og middels kraft av stor betydning for å løse tekniske og økonomiske problemer.

Problemet med rasjonelt, økonomisk forbruk av elektrisitet krever spesiell oppmerksomhet i dag. Følgelig krever utviklingen av elektrisk drift en umiddelbar løsning på problemet med rasjonell design og bruk av elektrisk drift fra et energiforbrukssynspunkt. Dette problemet krever forskning og utvikling av tiltak rettet mot å forbedre effektiviteten til elektriske stasjoner og organisere styringen av teknologiske maskiner, noe som reduserer deres strømforbruk.

Det femte kjennetegnet ved utviklingen av den moderne elektriske driften er et ønske om en organisk sammensmelting av motoren og mekanismen... Dette kravet bestemmes av den generelle trenden i utviklingen av teknologier som tar sikte på å forenkle de kinematiske kjedene til maskiner og mekanismer , noe som ble mulig takket være forbedringen av systemene for justerbar elektrisk drift som er strukturelt innebygd i mekanismen.

En av manifestasjonene av denne trenden er ønsket om å bruke elektrisk drift i stor utstrekning uten gir... For tiden er det laget kraftige girløse elektriske drivverk for valsemøller, gruveløftemaskiner, hovedmekanismene til gravemaskiner og høyhastighetsheiser. Disse enhetene bruker lavhastighetsmotorer med en nominell rotasjonshastighet fra 8 til 120 rpm. Til tross for den økte størrelsen og vekten til slike motorer, er bruken av elektriske stasjoner med direkte drev sammenlignet med gir rettferdiggjort av deres større pålitelighet og hastighet.

Den nåværende tilstanden, langsiktige oppgaver og trender i utviklingen av en elektrisk stasjon bestemmer behovet for å forbedre elementbasen.

Utsikter for utvikling av elementbasen til den elektriske stasjonen

Tatt i betraktning utviklingen av moderne elektrisk stasjon, er det nødvendig å ta i betraktning at den objektive trenden med å forbedre elektrisk utstyr er dens komplikasjon, på grunn av den økte etterspørselen etter teknologiske prosesser og utvidelsen av forbrukeregenskaper til elektriske produkter.

Under disse forholdene er hovedoppgaven med utviklingen av en elektrisk stasjon og dens kontrollmidler den mest fullstendige tilfredsstillelsen av kravene til automatisering av arbeidsmaskiner, mekanismer og teknologiske linjer.Samtidig kan disse mulighetene implementeres mest effektivt med hjelp av moderne mikroprosessorer, regulerbare stasjoner med variabel hastighet.

For øyeblikket er hovedoppgaven å utvide bruksområdene til frekvensomformere med variabel spenning. Vellykket løsning av dette problemet gjør det mulig å øke det elektriske utstyret til arbeidskraft, å mekanisere og automatisere mange teknologiske installasjoner og prosesser, noe som vil øke arbeidsproduktiviteten betydelig.

For dette er det nødvendig å løse en rekke vitenskapelige, tekniske og produksjonsproblemer innen elektroteknikk, siden utviklingen av elektriske drivsystemer krever forbedring av elementer av mekaniske transmisjoner, elektriske motorer, halvlederenergiomformere og mikrokontrollere.

Forbedring av mekaniske bevegelsestransdusere

En omfattende løsning på problemene med å forbedre moderne elektriske stasjoner og elektromekaniske komplekser basert på dem krever spesiell oppmerksomhet til design og implementering av mekaniske bevegelsesomformere. Det er for tiden en økende trend for å forenkle de mekaniske enhetene til prosessutstyr og komplisere deres elektriske komponenter.

Når de designer nytt teknologisk utstyr, har de en tendens til å bruke "korte" mekaniske girkasser og direktedrevne elektriske stasjoner.Gjennomførte studier viser at når det gjelder vekt og størrelse og effektivitetsindikatorer, er girløse elektriske stasjoner sammenlignbare med vekt- og størrelses- og effektivitetsindikatorer for girede elektriske stasjoner, hvis ikke bare den elektriske motoren tas i betraktning, men også girkassen.

En betydelig gevinst ved bruk av stive mekaniske transmisjoner og girløse elektriske stasjoner er oppnåelsen av høyere indikatorer på kvaliteten på bevegelseskontrollsystemene for de utøvende organene til maskinene og påliteligheten til mekanismene. Dette skyldes det faktum at utvidede mekaniske overføringer dekket med tilbakemelding betydelig begrenser båndbredden til det elektriske drivstyringssystemet på grunn av tilstedeværelsen av elastiske mekaniske vibrasjoner.

De enkleste mekaniske transmisjonene for generelle industrielle applikasjoner har vanligvis flere resonansfrekvenser av elastisk vibrasjon på grunn av fleksibiliteten til tennene, akslene og støttene. Hvis vi legger til dette behovet for å komplisere mekanikken på grunn av bruk av tilbakeslagsprøvetakingsenheter, blir det åpenbart at bruken av girløse drev vil bli mer og mer relevant, spesielt for prosessutstyr med høy ytelse og kvalitet.

En lovende retning i utviklingen av elektriske stasjoner er bruken av lineære elektriske motorer, som gjør det mulig å slå av ikke bare girkassen, men også enheter som konverterer rotasjonsbevegelsen til motorens rotorer til translasjonsbevegelsen til arbeidskraften. kroppene til maskinene.En elektrisk stasjon med lineær motor er en organisk del av maskinens generelle design, og forenkler dens kinematikk ekstremt og skaper muligheter for optimal design av maskiner med translasjonsbevegelse av arbeidskropper.

Nylig har teknologisk utstyr med elektriske motorer innebygd i mekanismen blitt intensivt utviklet. Eksempler på slike enheter er:

• verktøy,

• motorer for å drive roboter og manipulatorer innebygd i leddledd,

• elektriske drivverk av heisevinsjer, der motoren er strukturelt kombinert med en trommel som fungerer som en rotor.

De siste årene har innenlandsk og utenlandsk praksis observert en trend mot dypere integrasjon av den elektromekaniske omformeren (elektrisk motor) med arbeidskroppen og noen kontrollenheter. Dette er for eksempel et motorhjul i en elektrisk trekkstasjon, elektrospindel i slipemaskiner er skyttelen et translasjonsbevegelig element i en lineær elektrisk drift av veveutstyr, en utøvende instans av en koordinatkonstruktør med en to-koordinat (X, Y) motor.

Denne trenden er progressiv fordi integrerte elektriske stasjoner har lavere materialforbruk, har forbedrede energiegenskaper, er kompakte og enkle å bruke. Imidlertid må opprettelsen av pålitelige og økonomiske integrerte elektriske stasjoner innledes av omfattende teoretiske og eksperimentelle studier, samt designutvikling utført på moderne nivå, som nødvendigvis inkluderer parameteroptimalisering, innhenting av pålitelighetsestimater.I tillegg bør arbeidet i denne retningen utføres av spesialister fra forskjellige profiler.

Se også: Variabel elektrisk drift som et middel for å spare energi