Caratteristiche dello sviluppo della moderna propulsione elettrica

I compiti di migliorare una moderna trasmissione elettrica

In connessione con il crollo dell'URSS e la ristrutturazione della società, si sono verificati cambiamenti significativi nell'organizzazione del lavoro dell'industria elettrica in Russia. Durante il periodo di intenso sviluppo dell'industria elettrotecnica, furono costruiti nuovi stabilimenti per la produzione di componenti per azionamenti elettrici principalmente nelle Repubbliche federate. Pertanto, dopo il crollo dell'URSS, molte imprese elettrotecniche si trovarono fuori dalla Russia, il che rese necessaria una ristrutturazione della struttura dell'industria elettrotecnica, a seguito della quale molte fabbriche cambiarono e ampliarono la gamma di prodotti.

Il calo del volume dei prodotti industriali delle imprese russe alla fine del XX secolo ha portato a una diminuzione del consumo di elettricità nel paese. Nel periodo dal 1986 al 2001, la riduzione del consumo di elettricità in Russia è avvenuta del 18% (da 1082,2 miliardi di kWh a 888 miliardi di kWh), e nei paesi della CSI è stata ancora di più - del 24% (da 1673,5 miliardi di kWh a 1275 miliardi di kWh).Ciò ha portato a una diminuzione della necessità di nuovi azionamenti elettrici, che ha influito sul ritmo del loro sviluppo.

Tuttavia, alla fine del 20 ° secolo in Russia automatizzato movimento alimentato dall'elettricità rimane un grande consumatore di energia elettrica e continua a svilupparsi come branca dell'ingegneria elettrica e come una delle direzioni principali dell'ingegneria elettrica. Grazie ai risultati dell'industria elettrica nel campo della creazione di macchine elettriche, trasformatori, dispositivi elettrici, apparecchiature per la conversione dell'energia, il moderno azionamento elettrico è in grado di soddisfare gli elevati requisiti di automazione dei meccanismi e delle linee tecnologiche che serve.

L'analisi dello stato attuale dell'elettrificazione industriale e lo sviluppo di sistemi di automazione integrati mostra che la loro base è un azionamento elettrico variabile, che è sempre più utilizzato in tutte le sfere della vita e dell'attività della società, dalla produzione industriale alla sfera della vita quotidiana.

Grazie al continuo miglioramento delle caratteristiche tecniche degli azionamenti elettrici, sono la base del moderno progresso tecnico in tutti i campi di applicazione. Allo stesso tempo, si osservano numerose peculiarità nello sviluppo di un moderno azionamento elettrico automatizzato, a causa dello stato della sua base di elementi e delle esigenze di produzione.

La prima caratteristica dell'azionamento elettrico in questa fase del suo sviluppo è l'ampliamento del campo di applicazione dell'azionamento elettrico variabile, dovuto principalmente alla crescita quantitativa e qualitativa degli azionamenti in CA a frequenza variabile.

I miglioramenti apportati negli ultimi anni ai convertitori di frequenza a tiristori e transistor hanno portato allo sviluppo intensivo di azionamenti elettrici regolabili che utilizzano motori elettrici asincroni con un design più semplice e con un minore consumo di metallo, portando allo spostamento di azionamenti elettrici a corrente continua controllabili, che attualmente hanno un applicazione predominante in Russia.

La seconda caratteristica dello sviluppo dell'azionamento elettrico moderno è l'aumento dei requisiti per gli indicatori dinamici e statici dell'azionamento elettrico, l'espansione e la complicazione delle sue funzioni relative alla gestione di impianti e processi tecnologici... Lo sviluppo dell'azionamento elettrico segue il percorso della creazione sistemi di controllo digitale e ampliando l'uso del moderno tecnologia a microprocessore.

Ciò porta alla complessità dei sistemi di azionamento elettrico, quindi, alla corretta determinazione dei compiti che possono essere efficacemente risolti utilizzando i moderni controller a microprocessore.

La terza caratteristica dello sviluppo di un azionamento elettrico è il desiderio di unificare la sua base di elementi, creare azionamenti elettrici completi utilizzando la moderna microelettronica e principio del modulo a blocchi... L'implementazione di questa base è il processo di ulteriore sviluppo e miglioramento dell'elettrico completo azionamenti che utilizzano sistemi di controllo della frequenza per motori CA.

La quarta caratteristica dello sviluppo di un moderno azionamento elettrico è il suo uso diffuso per l'implementazione di tecnologie di risparmio energetico nella gestione dei processi produttivi... Lo sviluppo dell'industria determina la crescente importanza dell'azionamento elettrico automatizzato come base energetica per l'automazione dei processi produttivi.

L'azionamento elettrico è il principale consumatore di energia elettrica. Del volume totale di elettricità prodotta nel nostro Paese, oltre il 60% viene convertito mediante azionamento elettrico in movimento meccanico, garantendo il funzionamento di macchine e meccanismi in tutti i settori e nella vita di tutti i giorni. A questo proposito, gli indicatori energetici degli azionamenti elettrici di massa di piccola e media potenza sono di grande importanza per risolvere problemi tecnici ed economici.

Il problema del consumo razionale ed economico dell'energia elettrica richiede oggi un'attenzione particolare. Di conseguenza, lo sviluppo dell'azionamento elettrico richiede una soluzione urgente al problema della progettazione razionale e dell'uso dell'azionamento elettrico dal punto di vista del consumo energetico. Questo problema richiede la ricerca e lo sviluppo di misure volte a migliorare l'efficienza degli azionamenti elettrici e l'organizzazione della gestione delle macchine tecnologiche, che ne riduce il consumo di elettricità.

La quinta caratteristica dello sviluppo della moderna trasmissione elettrica è il desiderio di una fusione organica del motore e del meccanismo... Questo requisito è determinato dalla tendenza generale nello sviluppo di tecnologie volte a semplificare le catene cinematiche di macchine e meccanismi , reso possibile grazie al miglioramento dei sistemi di azionamento elettrico regolabile che è strutturalmente integrato nel meccanismo.

Una delle manifestazioni di questa tendenza è il desiderio di utilizzare ampiamente l'azionamento elettrico senza ingranaggi... Attualmente sono stati creati potenti azionamenti elettrici senza ingranaggi per laminatoi, macchine per il sollevamento di miniere, i principali meccanismi di escavatori e ascensori ad alta velocità. Questi dispositivi utilizzano motori a bassa velocità con una velocità di rotazione nominale da 8 a 120 rpm Nonostante le maggiori dimensioni e peso di tali motori, l'uso di azionamenti elettrici con trasmissione diretta rispetto agli ingranaggi è giustificato dalla loro maggiore affidabilità e velocità.

Lo stato attuale, i compiti a lungo termine e le tendenze nello sviluppo di un azionamento elettrico determinano la necessità di migliorare la sua base di elementi.

Prospettive per lo sviluppo dell'elemento base dell'azionamento elettrico

Considerando lo sviluppo della moderna trasmissione elettrica, è necessario tenere conto del fatto che la tendenza oggettiva al miglioramento delle apparecchiature elettriche è la sua complicazione, a causa dell'aumento della domanda di processi tecnologici e dell'espansione delle proprietà di consumo dei prodotti elettrici.

In queste condizioni, il compito principale dello sviluppo di un azionamento elettrico e dei suoi mezzi di controllo è la soddisfazione più completa dei requisiti per l'automazione di macchine operatrici, meccanismi e linee tecnologiche.Allo stesso tempo, queste possibilità possono essere implementate nel modo più efficace con l'ausilio di moderni microprocessori azionamenti a velocità variabile.

Attualmente, il compito principale è espandere le aree di applicazione degli azionamenti CA con tensione variabile. Risolvere con successo questo problema consente di aumentare l'equipaggiamento elettrico del lavoro, meccanizzare e automatizzare molti impianti e processi tecnologici, il che aumenterà significativamente la produttività del lavoro.

Per questo, è necessario risolvere una serie di problemi scientifici, tecnici e produttivi nel campo dell'ingegneria elettrica, poiché lo sviluppo di sistemi di azionamento elettrico richiede il miglioramento di elementi di trasmissioni meccaniche, motori elettrici, convertitori di energia a semiconduttore e microcontrollori.

Miglioramento dei trasduttori di movimento meccanici

Una soluzione completa ai problemi del miglioramento dei moderni azionamenti elettrici e dei complessi elettromeccanici basati su di essi richiede un'attenzione particolare alla progettazione e all'implementazione di convertitori di movimento meccanici. Esiste attualmente una crescente tendenza a semplificare i dispositivi meccanici delle apparecchiature di processo ea complicarne i componenti elettrici.

Quando si progettano nuove apparecchiature tecnologiche, si tende a utilizzare trasmissioni meccaniche "corte" e azionamenti elettrici a trasmissione diretta.Studi condotti dimostrano che in termini di peso, dimensioni e indicatori di efficienza, gli azionamenti elettrici senza ingranaggi sono paragonabili agli indicatori di peso, dimensioni ed efficienza degli azionamenti elettrici a ingranaggi, se si tiene conto non solo del motore elettrico, ma anche del cambio.

Un vantaggio significativo nell'utilizzo di trasmissioni meccaniche rigide e azionamenti elettrici gearless è il raggiungimento di indicatori più elevati della qualità dei sistemi di controllo del movimento per gli organi esecutivi delle macchine e l'affidabilità dei meccanismi. Ciò è dovuto al fatto che le trasmissioni meccaniche estese ricoperte di retroazione limitano notevolmente la larghezza di banda del sistema di controllo dell'azionamento elettrico a causa della presenza di vibrazioni meccaniche elastiche.

Le trasmissioni meccaniche più semplici per applicazioni industriali generiche hanno solitamente diverse frequenze di risonanza di vibrazioni elastiche dovute alla flessibilità dei denti, degli alberi e dei supporti. Se a questo si aggiunge la necessità di complicare la meccanica dovuta all'utilizzo di dispositivi di campionamento del gioco, diventa ovvio che l'utilizzo di azionamenti gearless diventerà sempre più rilevante, soprattutto per apparecchiature di processo ad alte prestazioni e qualità.

Una direzione promettente nello sviluppo di azionamenti elettrici è l'uso di motori elettrici lineari, che consentono di spegnere non solo il cambio, ma anche dispositivi che convertono il movimento rotatorio dei rotori dei motori nel movimento traslatorio del lavoro corpi delle macchine.Un azionamento elettrico con un motore lineare è una parte organica del progetto generale della macchina, semplificando estremamente la sua cinematica e creando opportunità per una progettazione ottimale di macchine con movimento traslatorio dei corpi di lavoro.

Recentemente, l'attrezzatura tecnologica con motori elettrici integrati nel meccanismo è stata sviluppata intensamente. Esempi di tali dispositivi sono:

• strumento di potere,

• motori per l'azionamento di robot e manipolatori incorporati in giunti articolati,

• azionamenti elettrici di argani di sollevamento, in cui il motore è strutturalmente abbinato ad un tamburo che funge da rotore.

Negli ultimi anni, la pratica nazionale ed estera ha osservato una tendenza verso una più profonda integrazione del convertitore elettromeccanico (motore elettrico) con il corpo di lavoro e alcuni dispositivi di controllo. Questa è, ad esempio, una ruota motrice in un azionamento elettrico a trazione, elettromandrino nelle rettificatrici, la navetta è un elemento mobile traslatorio di un azionamento elettrico lineare di attrezzature per tessitura, un corpo esecutivo di un costruttore di coordinate con un motore a due coordinate (X, Y).

Questa tendenza è progressiva perché gli azionamenti elettrici integrati hanno un minor consumo di materiale, hanno migliori caratteristiche energetiche, sono compatti e facili da usare. Tuttavia, la creazione di azionamenti elettrici integrati affidabili ed economici deve essere preceduta da studi teorici e sperimentali completi, nonché da sviluppi progettuali effettuati a livello moderno, che includono necessariamente l'ottimizzazione dei parametri, ottenendo stime di affidabilità.Inoltre, il lavoro in questa direzione dovrebbe essere svolto da specialisti di diversi profili.

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