Kenmerken van de ontwikkeling van moderne elektrische voortstuwing

De taken van het verbeteren van een moderne elektrische aandrijving

In verband met de ineenstorting van de USSR en de herstructurering van de samenleving hebben zich belangrijke veranderingen voorgedaan in de organisatie van het werk van de elektrische industrie in Rusland. Tijdens de periode van intensieve ontwikkeling van de elektrotechnische industrie werden voornamelijk in de Union Republics nieuwe fabrieken gebouwd voor de productie van componenten voor elektrische aandrijvingen. Daarom bevonden veel elektrotechnische ondernemingen zich na de ineenstorting van de USSR buiten Rusland, wat een herstructurering van de structuur van de elektrotechnische industrie noodzakelijk maakte, waardoor veel fabrieken veranderden en het assortiment uitbreidden.

De afname van het volume industriële producten van Russische ondernemingen aan het einde van de 20e eeuw leidde tot een afname van het elektriciteitsverbruik in het land. In de periode van 1986 tot 2001 daalde het elektriciteitsverbruik in Rusland met 18% (van 1082,2 miljard kWh tot 888 miljard kWh), en in de GOS-landen zelfs nog meer - met 24% (van 1673,5 miljard kWh tot 1275 miljard kWh).Dit leidde tot een afname van de behoefte aan nieuwe elektrische aandrijvingen, wat het tempo van hun ontwikkeling beïnvloedde.

Aan het einde van de 20e eeuw werd in Rusland echter geautomatiseerd beweging aangedreven door elektriciteit blijft een grootverbruiker van elektrische energie en blijft zich ontwikkelen als tak van elektrotechniek en als een van de hoofdrichtingen van elektrotechniek. Dankzij de prestaties van de elektrische industrie op het gebied van het maken van elektrische machines, transformatoren, elektrische apparaten, energieconversieapparatuur, kan de moderne elektrische aandrijving voldoen aan de hoge eisen voor automatisering van de mechanismen en technologische lijnen die het bedient.

De analyse van de huidige stand van de industriële elektrificatie en de ontwikkeling van geïntegreerde automatiseringssystemen toont aan dat hun basis een variabele elektrische aandrijving is, die steeds meer wordt gebruikt in alle levenssferen en activiteiten van de samenleving - van industriële productie tot de sfeer van het dagelijks leven.

Door de voortdurende verbetering van de technische eigenschappen van elektrische aandrijvingen vormen ze de basis van moderne technische vooruitgang in alle toepassingsgebieden. Tegelijkertijd worden een aantal bijzonderheden waargenomen bij de ontwikkeling van een moderne geautomatiseerde elektrische aandrijving, vanwege de staat van de elementbasis en de productiebehoeften.

Het eerste kenmerk van de elektrische aandrijving in dit stadium van zijn ontwikkeling is de uitbreiding van het toepassingsgebied van de variabele elektrische aandrijving, voornamelijk als gevolg van de kwantitatieve en kwalitatieve groei van frequentieregelaars met variabele frequentie.

Verbeteringen die de afgelopen jaren zijn aangebracht in thyristor- en transistorfrequentieomvormers hebben geleid tot de intensieve ontwikkeling van instelbare elektrische aandrijvingen met behulp van asynchrone elektromotoren met een eenvoudiger ontwerp en met een lager metaalverbruik, wat heeft geleid tot de verplaatsing van regelbare gelijkstroom elektrische aandrijvingen, die momenteel een overheersende toepassing in Rusland.

Het tweede kenmerk van de ontwikkeling van moderne elektrische aandrijving zijn verhoogde eisen voor dynamische en statische indicatoren van elektrische aandrijving, uitbreiding en complicatie van zijn functies met betrekking tot het beheer van technologische installaties en processen... De ontwikkeling van elektrische aandrijving volgt het pad van het creëren digitale besturingssystemen en uitbreiding van het gebruik van modern microprocessor technologie.

Dit leidt tot de complexiteit van elektrische aandrijfsystemen, dus de juiste bepaling van taken die effectief kunnen worden opgelost met behulp van moderne microprocessorcontrollers.

Het derde kenmerk van de ontwikkeling van een elektrische aandrijving is de wens om de elementbasis te verenigen, complete elektrische aandrijvingen te creëren met behulp van moderne micro-elektronica en het blokmoduleprincipe... De implementatie van deze basis is het proces van verdere ontwikkeling en verbetering van complete elektrische aandrijvingen. frequentieregelaars die gebruik maken van frequentieregelsystemen voor AC-motoren.

Het vierde kenmerk van de ontwikkeling van een moderne elektrische aandrijving is het wijdverbreide gebruik ervan voor de implementatie van energiebesparende technologieën bij het beheer van productieprocessen... De ontwikkeling van de industrie bepaalt het groeiende belang van de geautomatiseerde elektrische aandrijving als energiebasis voor de automatisering van productieprocessen.

De elektrische aandrijving is de grootste verbruiker van elektrische energie. Van het totale elektriciteitsvolume dat in ons land wordt geproduceerd, wordt meer dan 60% door middel van elektrische aandrijving omgezet in mechanische beweging, waardoor de werking van machines en mechanismen in alle industrieën en in het dagelijks leven wordt gegarandeerd. In dit opzicht zijn de energie-indicatoren van massale elektrische aandrijvingen van klein en middelgroot vermogen van groot belang bij het oplossen van technische en economische problemen.

Het probleem van rationeel en zuinig elektriciteitsverbruik vereist vandaag speciale aandacht. Dienovereenkomstig vereist de ontwikkeling van elektrische aandrijving een dringende oplossing voor het probleem van rationeel ontwerp en gebruik van elektrische aandrijving vanuit het oogpunt van energieverbruik. Dit probleem vereist onderzoek en ontwikkeling van maatregelen die gericht zijn op het verbeteren van de efficiëntie van elektrische aandrijvingen en het organiseren van het beheer van technologische machines, waardoor hun elektriciteitsverbruik wordt verminderd.

Het vijfde kenmerk van de ontwikkeling van de moderne elektrische aandrijving is een verlangen naar een organische versmelting van de motor en het mechanisme... Deze eis wordt bepaald door de algemene trend in de ontwikkeling van technologieën die gericht zijn op het vereenvoudigen van de kinematische ketens van machines en mechanismen , wat mogelijk werd dankzij de verbetering van de systemen van instelbare elektrische aandrijving die structureel in het mechanisme is ingebouwd.

Een van de manifestaties van deze trend is de wens om op grote schaal elektrische aandrijving zonder tandwielen te gebruiken... Momenteel zijn er krachtige elektrische aandrijvingen zonder tandwielen gemaakt voor walsmolens, mijnophefmachines, de belangrijkste mechanismen van graafmachines en hogesnelheidsliften. Deze apparaten maken gebruik van motoren met een laag toerental met een nominale rotatiesnelheid van 8 tot 120 tpm.Ondanks de grotere afmetingen en het grotere gewicht van dergelijke motoren, wordt het gebruik van elektrische aandrijvingen met directe aandrijving in vergelijking met versnellingen gerechtvaardigd door hun grotere betrouwbaarheid en snelheid.

De huidige stand van zaken, langetermijnopgaven en trends in de ontwikkeling van een elektrische aandrijving bepalen de noodzaak om de elementenbasis te verbeteren.

Perspectieven voor de ontwikkeling van de elementaire basis van de elektrische aandrijving

Gezien de ontwikkeling van moderne elektrische aandrijving, moet er rekening mee worden gehouden dat de objectieve trend van het verbeteren van elektrische apparatuur de complicatie is, vanwege de toegenomen vraag naar technologische processen en de uitbreiding van consumenteneigenschappen van elektrische producten.

Onder deze omstandigheden is de belangrijkste taak van de ontwikkeling van een elektrische aandrijving en zijn besturingsmiddelen de meest volledige bevrediging van de vereisten voor automatisering van werkende machines, mechanismen en technologische lijnen.Tegelijkertijd kunnen deze mogelijkheden het meest effectief worden geïmplementeerd met de hulp van moderne microprocessors regelbare aandrijvingen met variabele snelheid.

Momenteel is de belangrijkste taak het uitbreiden van de toepassingsgebieden van frequentieregelaars met variabele spanning. Door dit probleem met succes op te lossen, kan de elektrische uitrusting van arbeid worden vergroot, kunnen veel technologische installaties en processen worden gemechaniseerd en geautomatiseerd, wat de arbeidsproductiviteit aanzienlijk zal verhogen.

Hiervoor is het noodzakelijk om een ​​aantal wetenschappelijke, technische en productieproblemen op het gebied van elektrotechniek op te lossen, aangezien de ontwikkeling van elektrische aandrijfsystemen de verbetering van elementen van mechanische overbrengingen, elektromotoren, halfgeleiderenergieomzetters en microcontrollers vereist.

Verbetering van mechanische bewegingstransducers

Een alomvattende oplossing voor de verbetering van moderne elektrische aandrijvingen en daarop gebaseerde elektromechanische complexen vereist speciale aandacht voor het ontwerp en de implementatie van mechanische bewegingsomzetters. Er is momenteel een groeiende trend om de mechanische apparaten van procesapparatuur te vereenvoudigen en hun elektrische componenten ingewikkelder te maken.

Bij het ontwerpen van nieuwe technologische apparatuur gebruiken ze meestal "korte" mechanische transmissies en elektrische aandrijvingen met directe aandrijving.Uitgevoerde studies tonen aan dat tandwielloze elektrische aandrijvingen qua gewicht en grootte en efficiëntie-indicatoren vergelijkbaar zijn met het gewicht en de grootte en efficiëntie-indicatoren van elektrische aandrijvingen, als niet alleen rekening wordt gehouden met de elektromotor, maar ook met de versnellingsbak.

Een aanzienlijke winst bij het gebruik van starre mechanische transmissies en elektrische aandrijvingen zonder tandwieloverbrenging is het bereiken van hogere indicatoren van de kwaliteit van de motion control-systemen voor de uitvoerende organen van de machines en de betrouwbaarheid van de mechanismen. Dit komt door het feit dat uitgebreide mechanische transmissies bedekt met feedback de bandbreedte van het besturingssysteem van de elektrische aandrijving aanzienlijk beperken vanwege de aanwezigheid van elastische mechanische trillingen.

De eenvoudigste mechanische overbrengingen voor algemene industriële toepassingen hebben meestal verschillende resonantiefrequenties van elastische trillingen vanwege de flexibiliteit van de tanden, assen en steunen. Als we hieraan de noodzaak toevoegen om de mechanica te compliceren door het gebruik van backlash-sampling-apparaten, wordt het duidelijk dat het gebruik van tandwielloze aandrijvingen steeds relevanter zal worden, vooral voor hoogwaardige en hoogwaardige procesapparatuur.

Een veelbelovende richting in de ontwikkeling van elektrische aandrijvingen is het gebruik van lineaire elektromotoren, die het mogelijk maken om niet alleen de versnellingsbak uit te schakelen, maar ook apparaten die de roterende beweging van de rotoren van de motoren omzetten in de translatiebeweging van de werkende lichamen van de machines.Een elektrische aandrijving met een lineaire motor is een organisch onderdeel van het algehele ontwerp van de machine, waardoor de kinematica extreem wordt vereenvoudigd en mogelijkheden worden gecreëerd voor een optimaal ontwerp van machines met translatiebewegingen van werkende lichamen.

De laatste tijd is de technologische uitrusting met in het mechanisme ingebouwde elektromotoren intensief ontwikkeld. Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn:

• elektrisch gereedschap,

• motoren voor het aandrijven van robots en manipulatoren ingebed in gelede gewrichten,

• elektrische aandrijvingen van hijslieren, waarbij de motor constructief is gecombineerd met een trommel die als rotor fungeert.

In de afgelopen jaren is in de binnen- en buitenlandse praktijk een trend waargenomen naar een diepere integratie van de elektromechanische omvormer (elektromotor) met het werkende lichaam en sommige besturingsapparaten. Dit is bijvoorbeeld een motorwiel in een tractie-elektrische aandrijving, elektrospindel in slijpmachines is de shuttle een translatie bewegend element van een lineaire elektrische aandrijving van weefapparatuur, een uitvoerend orgaan van een coördinatenconstructeur met een motor met twee coördinaten (X, Y).

Deze trend is vooruitstrevend omdat geïntegreerde elektrische aandrijvingen een lager materiaalverbruik hebben, verbeterde energie-eigenschappen hebben, compact en gebruiksvriendelijk zijn. Het creëren van betrouwbare en zuinige geïntegreerde elektrische aandrijvingen moet echter worden voorafgegaan door uitgebreide theoretische en experimentele studies, evenals ontwerpontwikkelingen die op modern niveau worden uitgevoerd, waaronder noodzakelijkerwijs parameteroptimalisatie en het verkrijgen van betrouwbaarheidsschattingen.Bovendien moet het werk in deze richting worden uitgevoerd door specialisten met verschillende profielen.

Zie ook: Variabele elektrische aandrijving als middel om energie te besparen