Características del desarrollo de la propulsión eléctrica moderna.

Las tareas de mejorar un accionamiento eléctrico moderno.

En relación con el colapso de la URSS y la reestructuración de la sociedad, se produjeron cambios significativos en la organización del trabajo de la industria eléctrica en Rusia. Durante el período de desarrollo intensivo de la industria electrotécnica, se construyeron nuevas fábricas para la producción de componentes para accionamientos eléctricos principalmente en las Repúblicas de la Unión. Por lo tanto, después del colapso de la URSS, muchas empresas electrotécnicas se encontraron fuera de Rusia, lo que requirió una reestructuración de la estructura de la industria electrotécnica, como resultado de lo cual muchas fábricas cambiaron y ampliaron la gama de productos.

La disminución del volumen de productos industriales de las empresas rusas a fines del siglo XX provocó una disminución del consumo de electricidad en el país. En el período de 1986 a 2001, la reducción del consumo de electricidad en Rusia se produjo en un 18 % (de 1082 200 millones de kWh a 888 000 millones de kWh), y en los países de la CEI fue aún mayor, en un 24 % (de 1 673 500 millones de kWh a 1 275 mil millones de kWh).Esto condujo a una disminución en la necesidad de nuevos accionamientos eléctricos, lo que afectó el ritmo de su desarrollo.

Sin embargo, a finales del siglo XX en Rusia se automatizaron movimiento impulsado por electricidad sigue siendo un importante consumidor de energía eléctrica y continúa desarrollándose como una rama de la ingeniería eléctrica y como una de las direcciones principales de la ingeniería eléctrica. Gracias a los logros de la industria eléctrica en el campo de la creación de máquinas eléctricas, transformadores, dispositivos eléctricos, equipos de conversión de energía, el accionamiento eléctrico moderno puede cumplir con los altos requisitos de automatización de los mecanismos y líneas tecnológicas a las que sirve.

El análisis del estado actual de la electrificación industrial y el desarrollo de sistemas de automatización integrados muestra que su base es un accionamiento eléctrico variable, que se utiliza cada vez más en todas las esferas de la vida y la actividad de la sociedad, desde la producción industrial hasta la esfera de la vida cotidiana.

Debido a la mejora continua de las características técnicas de los accionamientos eléctricos, son la base del progreso técnico moderno en todas las áreas de aplicación. Al mismo tiempo, se observan una serie de peculiaridades en el desarrollo de un accionamiento eléctrico automatizado moderno, debido al estado de su base de elementos y las necesidades de producción.

La primera característica del accionamiento eléctrico en esta etapa de su desarrollo es la expansión del campo de aplicación del accionamiento eléctrico variable, principalmente debido al crecimiento cuantitativo y cualitativo de los accionamientos de CA de frecuencia variable.

Las mejoras realizadas en los últimos años en los convertidores de frecuencia de tiristores y transistores han llevado al desarrollo intensivo de accionamientos eléctricos regulables mediante motores eléctricos asíncronos con un diseño más sencillo y con un menor consumo de metal, dando lugar al desplazamiento de los accionamientos eléctricos de corriente continua controlables, que actualmente tienen un aplicación predominante en Rusia.

La segunda característica del desarrollo del accionamiento eléctrico moderno es el aumento de los requisitos para los indicadores dinámicos y estáticos del accionamiento eléctrico, la expansión y la complicación de sus funciones relacionadas con la gestión de instalaciones y procesos tecnológicos... El desarrollo del accionamiento eléctrico sigue el camino de la creación sistemas de control digital y expandir el uso de modernos tecnología de microprocesador.

Esto conduce a la complejidad de los sistemas de accionamiento eléctrico, por lo tanto, a la determinación correcta de tareas que pueden resolverse de manera efectiva utilizando controladores de microprocesador modernos.

La tercera característica del desarrollo de un accionamiento eléctrico es el deseo de unificar su base de elementos, crear accionamientos eléctricos completos utilizando la microelectrónica moderna y el principio de módulo de bloque... La implementación de esta base es el proceso de desarrollo y mejora de los motores eléctricos completos. accionamientos que utilizan sistemas de control de frecuencia para motores de CA.

La cuarta característica del desarrollo de un accionamiento eléctrico moderno es su uso generalizado para la implementación de tecnologías de ahorro de energía en la gestión de los procesos de producción... El desarrollo de la industria determina la creciente importancia del accionamiento eléctrico automatizado como base energética para la automatización de los procesos de producción.

El accionamiento eléctrico es el principal consumidor de energía eléctrica. Del volumen total de energía eléctrica producida en nuestro país, más del 60% se convierte mediante accionamiento eléctrico en movimiento mecánico, asegurando el funcionamiento de máquinas y mecanismos en todas las industrias y en la vida cotidiana. En este sentido, los indicadores de energía de los accionamientos eléctricos masivos de pequeña y mediana potencia son de gran importancia para resolver problemas técnicos y económicos.

El problema del consumo racional y económico de la electricidad requiere hoy una atención especial. En consecuencia, el desarrollo de la propulsión eléctrica requiere una solución urgente al problema del diseño y uso racional de la propulsión eléctrica desde el punto de vista del consumo de energía. Este problema requiere investigación y desarrollo de medidas destinadas a mejorar la eficiencia de los accionamientos eléctricos y organizar la gestión de las máquinas tecnológicas, lo que reduce su consumo de electricidad.

La quinta característica del desarrollo de la propulsión eléctrica moderna es el deseo de una fusión orgánica del motor y el mecanismo... Este requisito está determinado por la tendencia general en el desarrollo de tecnologías destinadas a simplificar las cadenas cinemáticas de máquinas y mecanismos. , que se hizo posible gracias a la mejora de los sistemas de accionamiento eléctrico ajustable que está estructuralmente integrado en el mecanismo.

Una de las manifestaciones de esta tendencia es el deseo de utilizar ampliamente el accionamiento eléctrico sin engranajes... En la actualidad, se han creado potentes accionamientos eléctricos sin engranajes para molinos de rodillos, máquinas de elevación de minas, los mecanismos principales de excavadoras y elevadores de alta velocidad. Estos dispositivos utilizan motores de baja velocidad con una velocidad nominal de rotación de 8 a 120 rpm A pesar del mayor tamaño y peso de dichos motores, el uso de accionamientos eléctricos con accionamiento directo en comparación con los engranajes se justifica por su mayor confiabilidad y velocidad.

El estado actual, las tareas a largo plazo y las tendencias en el desarrollo de un accionamiento eléctrico determinan la necesidad de mejorar su base de elementos.

Perspectivas para el desarrollo del elemento base del accionamiento eléctrico.

Teniendo en cuenta el desarrollo del accionamiento eléctrico moderno, es necesario tener en cuenta que la tendencia objetiva de mejorar los equipos eléctricos es su complicación, debido a la mayor demanda de procesos tecnológicos y la expansión de las propiedades de consumo de los productos eléctricos.

En estas condiciones, la tarea principal del desarrollo de un accionamiento eléctrico y sus medios de control es la satisfacción más completa de los requisitos para la automatización de máquinas de trabajo, mecanismos y líneas tecnológicas Al mismo tiempo, estas posibilidades se pueden implementar de manera más efectiva con la ayuda de microprocesadores modernos unidades controlables de velocidad variable.

Actualmente, la tarea principal es expandir las áreas de aplicación de los variadores de frecuencia de CA con voltaje variable. Resolver con éxito este problema permite aumentar el equipamiento eléctrico de la mano de obra, mecanizar y automatizar muchas instalaciones y procesos tecnológicos, lo que aumentará significativamente la productividad laboral.

Para ello, es necesario resolver una serie de problemas científicos, técnicos y de producción en el campo de la ingeniería eléctrica, ya que el desarrollo de sistemas de accionamiento eléctrico requiere la mejora de elementos de transmisiones mecánicas, motores eléctricos, convertidores de energía de semiconductores y microcontroladores.

Mejora de los transductores de movimiento mecánico

Una solución integral a los problemas de mejora de los accionamientos eléctricos modernos y los complejos electromecánicos basados ​​en ellos requiere una atención especial al diseño e implementación de convertidores de movimiento mecánico. Actualmente existe una tendencia creciente a simplificar los dispositivos mecánicos de los equipos de proceso ya complicar sus componentes eléctricos.

Al diseñar nuevos equipos tecnológicos, tienden a utilizar transmisiones mecánicas "cortas" y accionamientos eléctricos de accionamiento directo.Los estudios realizados muestran que, en términos de peso y tamaño e indicadores de eficiencia, los accionamientos eléctricos sin engranajes son comparables a los indicadores de peso, tamaño y eficiencia de los accionamientos eléctricos con engranajes, si no solo se tiene en cuenta el motor eléctrico, sino también la caja de cambios.

Una ganancia significativa en el uso de transmisiones mecánicas rígidas y accionamientos eléctricos sin engranajes es el logro de indicadores más altos de la calidad de los sistemas de control de movimiento para los órganos ejecutivos de las máquinas y la confiabilidad de los mecanismos. Esto se debe al hecho de que las transmisiones mecánicas extendidas cubiertas con retroalimentación limitan significativamente el ancho de banda del sistema de control de accionamiento eléctrico debido a la presencia de vibraciones mecánicas elásticas.

Las transmisiones mecánicas más simples para aplicaciones industriales generales suelen tener varias frecuencias resonantes de vibración elástica debido a la flexibilidad de los dientes, ejes y soportes. Si a esto le sumamos la necesidad de complicar la mecánica debido al uso de dispositivos de muestreo de holgura, se hace evidente que el uso de accionamientos sin engranajes será cada vez más relevante, especialmente para equipos de proceso de alto rendimiento y calidad.

Una dirección prometedora en el desarrollo de accionamientos eléctricos es el uso de motores eléctricos lineales, que permiten apagar no solo la caja de cambios, sino también dispositivos que convierten el movimiento de rotación de los rotores de los motores en el movimiento de traslación del trabajo. cuerpos de las máquinas.Un accionamiento eléctrico con un motor lineal es una parte orgánica del diseño general de la máquina, lo que simplifica enormemente su cinemática y crea oportunidades para un diseño óptimo de máquinas con movimiento de traslación de los cuerpos de trabajo.

Recientemente, se ha desarrollado intensamente el equipo tecnológico con motores eléctricos integrados en el mecanismo. Ejemplos de tales dispositivos son:

• herramienta eléctrica,

• motores para accionar robots y manipuladores incrustados en articulaciones articuladas,

• accionamientos eléctricos de cabrestantes de elevación, en los que el motor se combina estructuralmente con un tambor que actúa como rotor.

En los últimos años, la práctica nacional y extranjera ha observado una tendencia hacia una integración más profunda del convertidor electromecánico (motor eléctrico) con el cuerpo de trabajo y algunos dispositivos de control. Esto es, por ejemplo, una rueda de motor en un accionamiento eléctrico de tracción, electrohusillo en las máquinas rectificadoras, la lanzadera es un elemento de movimiento de traslación de un accionamiento eléctrico lineal de equipos de tejido, un cuerpo ejecutivo de un constructor de coordenadas con un motor de dos coordenadas (X, Y).

Esta tendencia es progresiva porque los accionamientos eléctricos integrados consumen menos material, tienen características energéticas mejoradas, son compactos y fáciles de usar. Sin embargo, la creación de accionamientos eléctricos integrados fiables y económicos debe ir precedida de estudios teóricos y experimentales exhaustivos, así como de desarrollos de diseño realizados a nivel moderno, que necesariamente incluyen la optimización de parámetros, obteniendo estimaciones de fiabilidad.Además, el trabajo en esta dirección debe ser realizado por especialistas de diferentes perfiles.

Ver también: Accionamiento eléctrico variable como medio de ahorro de energía