Merkmale der Entwicklung moderner Elektroantriebe

Die Aufgaben zur Verbesserung eines modernen Elektroantriebs

Im Zusammenhang mit dem Zusammenbruch der UdSSR und der Umstrukturierung der Gesellschaft kam es zu erheblichen Veränderungen in der Arbeitsorganisation der Elektroindustrie in Russland. In der Zeit der intensiven Entwicklung der elektrotechnischen Industrie entstanden vor allem in den Unionsrepubliken neue Fabriken zur Herstellung von Komponenten für Elektroantriebe. Daher befanden sich nach dem Zusammenbruch der UdSSR viele elektrotechnische Unternehmen außerhalb Russlands, was eine Umstrukturierung der Struktur der elektrotechnischen Industrie erforderlich machte, wodurch viele Fabriken die Produktpalette veränderten und erweiterten.

Der Rückgang des Volumens der Industrieprodukte russischer Unternehmen Ende des 20. Jahrhunderts führte zu einem Rückgang des Stromverbrauchs im Land. Im Zeitraum von 1986 bis 2001 sank der Stromverbrauch in Russland um 18 % (von 1082,2 Milliarden kWh auf 888 Milliarden kWh), in den GUS-Staaten sogar noch mehr – um 24 % (von 1673,5 Milliarden kWh auf 1275). Milliarden kWh).Dies führte zu einem Rückgang des Bedarfs an neuen Elektroantrieben, was sich auf das Tempo ihrer Entwicklung auswirkte.

Doch am Ende des 20. Jahrhunderts wurde in Russland automatisiert Bewegung angetrieben durch Elektrizität bleibt ein großer Verbraucher elektrischer Energie und entwickelt sich als Zweig der Elektrotechnik und als eine der Hauptrichtungen der Elektrotechnik weiter. Dank der Errungenschaften der Elektroindustrie auf dem Gebiet der Herstellung elektrischer Maschinen, Transformatoren, elektrischer Geräte und Energieumwandlungsanlagen ist der moderne Elektroantrieb in der Lage, die hohen Anforderungen an die Automatisierung der von ihm bedienten Mechanismen und technologischen Linien zu erfüllen.

Die Analyse des aktuellen Stands der industriellen Elektrifizierung und der Entwicklung integrierter Automatisierungssysteme zeigt, dass ihre Grundlage ein variabler Elektroantrieb ist, der zunehmend in allen Lebens- und Tätigkeitsbereichen der Gesellschaft zum Einsatz kommt – von der industriellen Produktion bis zum Bereich des Alltagslebens.

Durch die kontinuierliche Verbesserung der technischen Eigenschaften elektrischer Antriebe sind sie die Grundlage des modernen technischen Fortschritts in allen Anwendungsbereichen. Gleichzeitig sind bei der Entwicklung eines modernen automatisierten Elektroantriebs aufgrund des Zustands seiner Elementbasis und der Produktionsbedürfnisse eine Reihe von Besonderheiten zu beobachten.

Das erste Merkmal des Elektroantriebs in diesem Stadium seiner Entwicklung ist die Erweiterung des Anwendungsbereichs des variablen Elektroantriebs, hauptsächlich aufgrund des quantitativen und qualitativen Wachstums von Wechselstromantrieben mit variabler Frequenz.

Die in den letzten Jahren erzielten Verbesserungen bei Thyristor- und Transistor-Frequenzumrichtern haben zu einer intensiven Entwicklung einstellbarer elektrischer Antriebe mit asynchronen Elektromotoren mit einfacherem Aufbau und geringerem Metallverbrauch geführt, was zu einer Verdrängung steuerbarer elektrischer Gleichstromantriebe geführt hat, die derzeit über eine vorherrschende Anwendung in Russland.

Das zweite Merkmal der Entwicklung moderner Elektroantriebe sind erhöhte Anforderungen an dynamische und statische Indikatoren des Elektroantriebs, Erweiterung und Komplikation seiner Funktionen im Zusammenhang mit der Steuerung technologischer Anlagen und Prozesse... Die Entwicklung des Elektroantriebs folgt dem Weg des Schaffens digitale Steuerungssysteme und Ausweitung des Einsatzes moderner Mikroprozessortechnik.

Dies führt zur Komplexität elektrischer Antriebssysteme und damit zur korrekten Bestimmung von Aufgaben, die mit modernen Mikroprozessorsteuerungen effektiv gelöst werden können.

Das dritte Merkmal der Entwicklung eines Elektroantriebs ist der Wunsch, seine Elementbasis zu vereinheitlichen, komplette Elektroantriebe mit moderner Mikroelektronik und Blockmodulprinzip zu schaffen... Die Umsetzung dieser Basis ist der Prozess der Weiterentwicklung und Verbesserung kompletter Elektroantriebe Antriebe mit Frequenzregelsystemen für Wechselstrommotoren.

Das vierte Merkmal der Entwicklung eines modernen Elektroantriebs ist sein weit verbreiteter Einsatz zur Umsetzung energiesparender Technologien in der Steuerung von Produktionsprozessen... Die Entwicklung der Industrie bestimmt die wachsende Bedeutung des automatisierten Elektroantriebs als Energiebasis für die Automatisierung von Produktionsprozessen.

Der Elektroantrieb ist der Hauptverbraucher elektrischer Energie. Von der gesamten in unserem Land erzeugten Strommenge werden mehr als 60 % mittels Elektroantrieb in mechanische Bewegung umgewandelt und sorgen so für den Betrieb von Maschinen und Mechanismen in allen Branchen und im Alltag. In diesem Zusammenhang sind die Energiekennzahlen von Massenelektroantrieben kleiner und mittlerer Leistung von großer Bedeutung für die Lösung technischer und wirtschaftlicher Probleme.

Das Problem des rationellen und sparsamen Stromverbrauchs erfordert heute besondere Aufmerksamkeit. Dementsprechend erfordert die Entwicklung des Elektroantriebs eine dringende Lösung des Problems der rationellen Gestaltung und Nutzung des Elektroantriebs im Hinblick auf den Energieverbrauch. Dieses Problem erfordert die Erforschung und Entwicklung von Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz elektrischer Antriebe und zur Organisation des Managements technologischer Maschinen, wodurch deren Stromverbrauch gesenkt wird.

Das fünfte Merkmal der Entwicklung des modernen Elektroantriebs ist der Wunsch nach einer organischen Verschmelzung von Motor und Mechanismus... Diese Anforderung wird durch den allgemeinen Trend in der Entwicklung von Technologien bestimmt, die auf die Vereinfachung der kinematischen Ketten von Maschinen und Mechanismen abzielen , was dank der Verbesserung der Systeme des einstellbaren elektrischen Antriebs möglich wurde, die strukturell in den Mechanismus eingebaut sind.

Eine der Manifestationen dieses Trends ist der Wunsch, Elektroantriebe ohne Getriebe weit verbreitet einzusetzen. Gegenwärtig wurden leistungsstarke getriebelose Elektroantriebe für Walzenmühlen, Minenhebemaschinen, die Hauptmechanismen von Baggern und Hochgeschwindigkeitsaufzügen entwickelt. Diese Geräte verwenden langsamlaufende Motoren mit einer Nenndrehzahl von 8 bis 120 U/min. Trotz der größeren Größe und des größeren Gewichts solcher Motoren ist der Einsatz von Elektroantrieben mit Direktantrieb im Vergleich zu Getrieben durch ihre höhere Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit gerechtfertigt.

Der aktuelle Stand, langfristige Aufgaben und Trends in der Entwicklung eines Elektroantriebs bestimmen die Notwendigkeit, dessen Elementbasis zu verbessern.

Perspektiven für die Entwicklung der Elementbasis des Elektroantriebs

Bei der Entwicklung moderner Elektroantriebe muss berücksichtigt werden, dass der objektive Trend zur Verbesserung elektrischer Geräte durch die gestiegene Nachfrage nach technologischen Prozessen und die Erweiterung der Verbrauchereigenschaften elektrischer Produkte erschwert wird.

Unter diesen Bedingungen besteht die Hauptaufgabe der Entwicklung eines elektrischen Antriebs und seiner Steuerungsmittel darin, die Anforderungen an die Automatisierung von Arbeitsmaschinen, Mechanismen und technologischen Linien möglichst vollständig zu erfüllen. Gleichzeitig können diese Möglichkeiten mit am effektivsten umgesetzt werden mit Hilfe moderner Mikroprozessoren. Geschwindigkeitsregelbare Antriebe.

Derzeit besteht die Hauptaufgabe darin, die Anwendungsbereiche von AC-Antrieben mit variabler Spannung zu erweitern. Die erfolgreiche Lösung dieses Problems ermöglicht es, die elektrische Arbeitsausrüstung zu erhöhen, viele technologische Anlagen und Prozesse zu mechanisieren und zu automatisieren, was die Arbeitsproduktivität erheblich steigern wird.

Hierzu ist es notwendig, eine Reihe wissenschaftlicher, technischer und produktionstechnischer Probleme im Bereich der Elektrotechnik zu lösen, da die Entwicklung elektrischer Antriebssysteme die Verbesserung von Elementen mechanischer Getriebe, Elektromotoren, Halbleiter-Energiewandlern und Mikrocontrollern erfordert.

Verbesserung mechanischer Bewegungswandler

Eine umfassende Lösung der Probleme der Verbesserung moderner Elektroantriebe und darauf basierender elektromechanischer Komplexe erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Gestaltung und Umsetzung mechanischer Bewegungswandler. Derzeit besteht ein wachsender Trend, die mechanischen Geräte von Prozessanlagen zu vereinfachen und ihre elektrischen Komponenten zu komplizieren.

Bei der Entwicklung neuer technologischer Geräte werden in der Regel „kurze“ mechanische Getriebe und elektrische Direktantriebe verwendet.Durchgeführte Studien zeigen, dass getriebelose Elektroantriebe hinsichtlich Gewicht, Größe und Effizienz mit den Gewichts-, Größen- und Effizienzindikatoren von Getriebe-Elektroantrieben vergleichbar sind, wenn nicht nur der Elektromotor, sondern auch das Getriebe berücksichtigt wird.

Ein wesentlicher Vorteil beim Einsatz starrer mechanischer Getriebe und getriebeloser Elektroantriebe ist das Erreichen höherer Indikatoren für die Qualität der Bewegungssteuerungssysteme für die Führungsorgane der Maschinen und die Zuverlässigkeit der Mechanismen. Dies liegt daran, dass erweiterte mechanische Getriebe mit Rückkopplung die Bandbreite des elektrischen Antriebssteuerungssystems aufgrund des Vorhandenseins elastischer mechanischer Schwingungen erheblich einschränken.

Die einfachsten mechanischen Getriebe für allgemeine Industrieanwendungen weisen aufgrund der Flexibilität der Zähne, Wellen und Träger normalerweise mehrere Resonanzfrequenzen elastischer Schwingungen auf. Rechnet man dazu noch die Notwendigkeit hinzu, die Mechanik durch den Einsatz von Spielabtastgeräten zu komplizieren, wird deutlich, dass der Einsatz getriebeloser Antriebe insbesondere bei leistungsstarken und hochwertigen Prozessanlagen immer relevanter wird.

Eine vielversprechende Richtung in der Entwicklung elektrischer Antriebe ist der Einsatz von linearen Elektromotoren, die es ermöglichen, nicht nur das Getriebe, sondern auch Geräte auszuschalten, die die Drehbewegung der Rotoren der Motoren in die Translationsbewegung des Arbeitsmotors umwandeln Gehäuse der Maschinen.Ein elektrischer Antrieb mit Linearmotor ist ein organischer Bestandteil der Gesamtkonstruktion der Maschine, vereinfacht deren Kinematik erheblich und schafft Möglichkeiten für eine optimale Gestaltung von Maschinen mit translatorischer Bewegung der Arbeitskörper.

In letzter Zeit wurde die technologische Ausrüstung mit in den Mechanismus eingebauten Elektromotoren intensiv weiterentwickelt. Beispiele für solche Geräte sind:

• Elektrowerkzeug,

• Motoren zum Antrieb von Robotern und Manipulatoren, eingebettet in Gelenke,

• elektrische Antriebe von Hubwinden, bei denen der Motor baulich mit einer Trommel kombiniert ist, die als Rotor fungiert.

In der in- und ausländischen Praxis ist in den letzten Jahren ein Trend zu einer tieferen Integration des elektromechanischen Wandlers (Elektromotor) in den Arbeitskörper und einige Steuergeräte zu beobachten. Dies ist beispielsweise ein Motorrad in einem Traktionselektroantrieb, Elektrospindel Bei Schleifmaschinen ist das Schiffchen ein translatorisch bewegliches Element eines linearen elektrischen Antriebs von Webgeräten, ein ausführendes Organ eines Koordinatenkonstrukteurs mit einem Zwei-Koordinaten-Motor (X, Y).

Dieser Trend ist fortschrittlich, da integrierte Elektroantriebe einen geringeren Materialverbrauch haben, verbesserte Energieeigenschaften aufweisen, kompakt und einfach zu bedienen sind. Der Schaffung zuverlässiger und wirtschaftlicher integrierter Elektroantriebe müssen jedoch umfassende theoretische und experimentelle Studien sowie auf modernem Niveau durchgeführte Designentwicklungen vorausgehen, die notwendigerweise eine Parameteroptimierung und die Erlangung von Zuverlässigkeitsschätzungen umfassen.Darüber hinaus sollten die Arbeiten in dieser Richtung von Spezialisten unterschiedlicher Profile durchgeführt werden.

Siehe auch: Variabler Elektroantrieb zur Energieeinsparung