תכונות של פיתוח הנעה חשמלית מודרנית

המשימות של שיפור כונן חשמלי מודרני

בקשר עם קריסת ברית המועצות וארגון מחדש של החברה, התרחשו שינויים משמעותיים בארגון העבודה של תעשיית החשמל ברוסיה. במהלך תקופת הפיתוח האינטנסיבי של התעשייה האלקטרונית, נבנו מפעלים חדשים לייצור רכיבים עבור כוננים חשמליים בעיקר ברפובליקות האיחוד. לכן, לאחר קריסת ברית המועצות, מצאו עצמם מפעלים אלקטרוטכניים רבים מחוץ לרוסיה, דבר שהצריך ארגון מחדש של מבנה התעשייה האלקטרונית, וכתוצאה מכך מפעלים רבים שינו והרחיבו את מגוון המוצרים.

הירידה בהיקף המוצרים התעשייתיים ממפעלים רוסים בסוף המאה ה-20 הביאה לירידה בצריכת החשמל במדינה. בתקופה שבין 1986 ל-2001, הירידה בצריכת החשמל ברוסיה התרחשה ב-18% (מ-1082.2 מיליארד קוט"ש ל-888 מיליארד קוט"ש), ובמדינות חבר העמים היא הייתה אפילו יותר - ב-24% (מ-1673.5 מיליארד קוט"ש ל-1275 מיליארד קוט"ש).זה הוביל לירידה בצורך בכוננים חשמליים חדשים, מה שהשפיע על קצב התפתחותם.

עם זאת, בסוף המאה ה-20 ברוסיה אוטומטית תנועה המופעלת על ידי חשמל נשאר צרכן מרכזי של אנרגיה חשמלית וממשיך להתפתח כענף של הנדסת חשמל וכאחד הכיוונים העיקריים של הנדסת חשמל. הודות להישגי תעשיית החשמל בתחום יצירת מכונות חשמליות, שנאים, מכשירים חשמליים, ציוד להמרת אנרגיה, הכונן החשמלי המודרני מסוגל לעמוד בדרישות הגבוהות לאוטומציה של המנגנונים והקווים הטכנולוגיים שהוא משרת.

ניתוח המצב הנוכחי של חשמול תעשייתי ופיתוח מערכות אוטומציה משולבות מראה שהבסיס שלהן הוא כונן חשמלי משתנה, המשמש יותר ויותר בכל תחומי החיים והפעילות של החברה - מייצור תעשייתי ועד לתחום חיי היומיום.

בשל השיפור המתמיד של המאפיינים הטכניים של כוננים חשמליים, הם מהווים את הבסיס להתקדמות טכנית מודרנית בכל תחומי היישום. יחד עם זאת, מספר מוזרויות נצפות בפיתוח של כונן חשמלי אוטומטי מודרני, בשל מצב בסיס האלמנטים שלו וצרכי ​​הייצור.

המאפיין הראשון של הכונן החשמלי בשלב זה של התפתחותו הוא הרחבת תחום היישום של הכונן החשמלי המשתנה, בעיקר בשל הגידול הכמותי והאיכותי של כונני AC בתדר משתנה.

שיפורים שנעשו בשנים האחרונות בממירי תדר תיריסטורים וטרנזיסטור הובילו לפיתוח אינטנסיבי של כוננים חשמליים מתכווננים באמצעות מנועים חשמליים אסינכרוניים בעיצוב פשוט יותר ועם צריכת מתכת נמוכה יותר, מה שהוביל לעקירה של כוננים חשמליים ניתנים לשליטה בזרם ישר, אשר כיום יש להם יישום עיקרי ברוסיה.

המאפיין השני של התפתחות ההנעה החשמלית המודרנית הוא דרישות מוגברות לאינדיקטורים דינמיים וסטטיים של הנעה חשמלית, הרחבה וסיבוך של תפקידיו הקשורים לניהול מתקנים ותהליכים טכנולוגיים... פיתוח ההנעה החשמלית הולך בדרך של יצירה מערכות בקרה דיגיטליות והרחבת השימוש במודרני טכנולוגיית מיקרו-מעבד.

זה מוביל למורכבות של מערכות הנעה חשמליות, לכן, לקביעה נכונה של משימות שניתן לפתור ביעילות באמצעות בקרי מעבד מודרניים.

המאפיין השלישי של הפיתוח של כונן חשמלי הוא הרצון לאחד את בסיס האלמנטים שלו, ליצור כוננים חשמליים שלמים תוך שימוש במיקרו-אלקטרוניקה מודרנית ועיקרון בלוק-מודול... היישום של בסיס זה הוא תהליך של פיתוח ושיפור נוסף של חשמל שלם כוננים באמצעות מערכות בקרת תדרים עבור מנועי AC.

המאפיין הרביעי של פיתוח כונן חשמלי מודרני הוא השימוש הנרחב בו ליישום טכנולוגיות חיסכון באנרגיה בניהול תהליכי ייצור... התפתחות התעשייה קובעת את החשיבות הגוברת של הכונן החשמלי האוטומטי כבסיס האנרגיה עבור אוטומציה של תהליכי ייצור.

הכונן החשמלי הוא הצרכן העיקרי של אנרגיה חשמלית. מכלל נפח החשמל המיוצר בארצנו, יותר מ-60% מומרים באמצעות הנעה חשמלית לתנועה מכנית, המבטיחה את פעולת המכונות והמנגנונים בכל הענפים ובחיי היומיום. בהקשר זה, למחווני האנרגיה של כוננים חשמליים המוניים בעלי הספק קטן ובינוני יש חשיבות רבה בפתרון בעיות טכניות וכלכליות.

הבעיה של צריכה רציונלית וחסכונית של חשמל דורשת היום תשומת לב מיוחדת. בהתאם לכך, פיתוח ההנעה החשמלית מצריך פתרון דחוף לבעיית התכנון הרציונלי והשימוש בהנעה חשמלית מנקודת מבט של צריכת אנרגיה. בעיה זו מצריכה מחקר ופיתוח של אמצעים שמטרתם שיפור היעילות של כוננים חשמליים וארגון ניהול מכונות טכנולוגיות, מה שמפחית את צריכת החשמל שלהן.

המאפיין החמישי של התפתחות ההנעה החשמלית המודרנית הוא רצון לאיחוי אורגני של המנוע והמנגנון... דרישה זו נקבעת על פי המגמה הכללית בפיתוח טכנולוגיות שמטרתן לפשט את השרשראות הקינמטיות של מכונות ומנגנונים , שהתאפשר הודות לשיפור מערכות ההנעה החשמלית המתכווננת המובנית מבנית במנגנון.

אחד הביטויים של מגמה זו הוא הרצון לעשות שימוש נרחב בהנעה חשמלית ללא גלגלי שיניים... כיום נוצרו כוננים חשמליים חזקים ללא הילוכים עבור מפעלי רולר, מכונות הרמת מוקשים, המנגנונים העיקריים של מחפרים ומעליות מהירות. מכשירים אלה משתמשים במנועים במהירות נמוכה עם מהירות סיבוב נומינלית מ-8 עד 120 סל"ד. למרות הגודל והמשקל המוגדלים של מנועים כאלה, השימוש בכוננים חשמליים עם הנעה ישירה בהשוואה להילוכים מוצדק על ידי אמינותם ומהירותם הגדולים יותר.

המצב הנוכחי, משימות ארוכות טווח ומגמות בפיתוח כונן חשמלי קובעים את הצורך בשיפור בסיס האלמנטים שלו.

סיכויים לפיתוח בסיס האלמנטים של הכונן החשמלי

בהתחשב בפיתוח של כונן חשמלי מודרני, יש צורך לקחת בחשבון כי המגמה האובייקטיבית של שיפור ציוד חשמלי היא הסיבוך שלו, עקב הביקוש המוגבר לתהליכים טכנולוגיים והרחבת תכונות הצרכן של מוצרי חשמל.

בתנאים אלה, המשימה העיקרית של פיתוח כונן חשמלי ואמצעי הבקרה שלו היא סיפוק מלא ביותר של הדרישות לאוטומציה של מכונות עובדות, מנגנונים וקווים טכנולוגיים. במקביל, ניתן ליישם אפשרויות אלו בצורה היעילה ביותר עם בעזרת מיקרו-מעבדים מודרניים, כוננים הניתנים לשליטה במהירות משתנה.

נכון לעכשיו, המשימה העיקרית היא להרחיב את אזורי היישום של כונני AC עם מתח משתנה. פתרון מוצלח של בעיה זו מאפשר להגדיל את הציוד החשמלי של העבודה, למכן ולמכן מתקנים ותהליכים טכנולוגיים רבים, אשר יגדילו באופן משמעותי את פריון העבודה.

לשם כך יש צורך לפתור מספר בעיות מדעיות, טכניות וייצור בתחום הנדסת החשמל, שכן פיתוח מערכות הנעה חשמליות מחייב שיפור אלמנטים של הילוכים מכניים, מנועים חשמליים, ממירי אנרגיה מוליכים למחצה ומיקרו-בקרים.

שיפור של מתמרי תנועה מכניים

פתרון מקיף לסוגיות של שיפור כוננים חשמליים מודרניים ומתחמים אלקטרומכניים המבוססים עליהם דורש תשומת לב מיוחדת לתכנון ויישום של ממירי תנועה מכניים. כיום ישנה מגמה גוברת לפשט את המכשירים המכניים של ציוד תהליך ולסבך את הרכיבים החשמליים שלהם.

בעת תכנון ציוד טכנולוגי חדש, הם נוטים להשתמש בהילוכים מכניים "קצרים" ובכוננים חשמליים הנעה ישירה.מחקרים שנערכו מראים שמבחינת משקל וגודל ומחווני יעילות, כוננים חשמליים ללא הילוכים ניתנים להשוואה למדדי המשקל והגודל והיעילות של כוננים חשמליים עם גיר, אם לא לוקחים בחשבון רק את המנוע החשמלי, אלא גם את תיבת ההילוכים.

רווח משמעותי בשימוש בהילוכים מכניים קשיחים והנעים חשמליים ללא הילוכים הוא השגת אינדיקטורים גבוהים יותר לאיכות מערכות בקרת התנועה לגופים המבצעים של המכונות ולאמינות המנגנונים. זאת בשל העובדה כי שידורים מכניים מורחבים המכוסים במשוב מגבילים באופן משמעותי את רוחב הפס של מערכת בקרת הכונן החשמלי בשל נוכחותם של רעידות מכניות אלסטיות.

לשידורים המכניים הפשוטים ביותר ליישומים תעשייתיים כלליים יש בדרך כלל מספר תדרי תהודה של רטט אלסטי בשל הגמישות של השיניים, הצירים והתומכים. אם נוסיף לכך את הצורך לסבך את המכניקה עקב השימוש במכשירי דגימת גב, ברור שהשימוש בהנעים ללא הילוכים יהפוך לרלוונטי יותר ויותר, במיוחד עבור ציוד תהליך בעל ביצועים גבוהים ואיכותיים.

כיוון מבטיח בפיתוח כוננים חשמליים הוא השימוש במנועים חשמליים ליניאריים, המאפשרים לכבות לא רק את תיבת ההילוכים, אלא גם מכשירים הממירים את התנועה הסיבובית של הרוטורים של המנועים לתנועת התרגום של העבודה. גופי המכונות.כונן חשמלי עם מנוע לינארי הוא חלק אורגני מהתכנון הכולל של המכונה, המפשט את הקינמטיקה שלה ויוצר הזדמנויות לתכנון אופטימלי של מכונות עם תנועה מתרגלת של גופי עבודה.

לאחרונה פותח באופן אינטנסיבי ציוד טכנולוגי עם מנועים חשמליים המובנים במנגנון. דוגמאות למכשירים כאלה הם:

• כלי חשמלי,

• מנועים להנעת רובוטים ומניפולטורים המוטבעים במפרקים מפרקים,

• הנעות חשמליות של כננות הרמה, בהן המנוע משולב מבני עם תוף הפועל כרוטור.

בשנים האחרונות, התרגול המקומי והזר ראה מגמה של שילוב עמוק יותר של הממיר האלקטרומכני (מנוע חשמלי) עם הגוף העובד וכמה התקני בקרה. זהו, למשל, גלגל מנוע בהנעה חשמלית, ציר אלקטרו במכונות השחזה, המעבורת היא אלמנט הנע בתנועה של כונן חשמלי ליניארי של ציוד אריגה, גוף ביצועי של בונה קואורדינטות עם מנוע דו-קואורדינטות (X, Y).

מגמה זו מתקדמת מכיוון שלכוננים חשמליים משולבים יש צריכת חומרים נמוכה יותר, יש להם מאפייני אנרגיה משופרים, הם קומפקטיים וקלים לשימוש. עם זאת, יש להקדים את יצירתם של כוננים חשמליים משולבים אמינים וחסכוניים על ידי מחקרים תיאורטיים וניסיוניים מקיפים, כמו גם פיתוחי תכנון המבוצעים ברמה המודרנית, הכוללים בהכרח אופטימיזציה של פרמטרים, השגת הערכות אמינות.בנוסף, העבודה בכיוון זה צריכה להתבצע על ידי מומחים מפרופילים שונים.

ראה גם: הנעה חשמלית משתנה כאמצעי לחיסכון באנרגיה