Características do desenvolvimento da propulsão elétrica moderna

As tarefas de melhorar um acionamento elétrico moderno

Em conexão com o colapso da URSS e a reestruturação da sociedade, ocorreram mudanças significativas na organização do trabalho da indústria elétrica na Rússia. Durante o período de intenso desenvolvimento da indústria eletrotécnica, novas fábricas para a produção de componentes para acionamentos elétricos foram construídas principalmente nas Repúblicas da União. Portanto, após o colapso da URSS, muitas empresas eletrotécnicas se encontraram fora da Rússia, o que exigiu uma reestruturação da estrutura da indústria eletrotécnica, com a qual muitas fábricas mudaram e expandiram a gama de produtos.

A queda no volume de produtos industriais de empresas russas no final do século 20 levou a uma diminuição no consumo de eletricidade no país. No período de 1986 a 2001, a redução no consumo de eletricidade na Rússia ocorreu em 18% (de 1.082,2 bilhões de kWh para 888 bilhões de kWh), e nos países da CEI foi ainda maior - em 24% (de 1.673,5 bilhões de kWh para 1.275 bilhões de kWh).Isso levou a uma diminuição na necessidade de novos acionamentos elétricos, o que afetou o ritmo de seu desenvolvimento.

No entanto, no final do século 20, na Rússia, sistemas automatizados movimento movido a eletricidade continua a ser um grande consumidor de energia elétrica e continua a se desenvolver como um ramo da engenharia elétrica e como uma das principais direções da engenharia elétrica. Graças às conquistas da indústria elétrica no campo da criação de máquinas elétricas, transformadores, dispositivos elétricos, equipamentos de conversão de energia, o acionamento elétrico moderno é capaz de atender aos altos requisitos de automação dos mecanismos e linhas tecnológicas que atende.

A análise do estado atual da eletrificação industrial e o desenvolvimento de sistemas de automação integrados mostram que sua base é um acionamento elétrico variável, cada vez mais utilizado em todas as esferas da vida e atividade da sociedade - desde a produção industrial até a esfera da vida cotidiana.

Devido à melhoria contínua das características técnicas dos acionamentos elétricos, eles são a base do progresso técnico moderno em todas as áreas de aplicação. Ao mesmo tempo, várias peculiaridades são observadas no desenvolvimento de um acionamento elétrico automatizado moderno, devido ao estado de sua base de elementos e às necessidades de produção.

A primeira característica do acionamento elétrico nesta fase de seu desenvolvimento é a ampliação do campo de aplicação do acionamento elétrico variável, principalmente devido ao crescimento quantitativo e qualitativo dos acionamentos CA de frequência variável.

As melhorias feitas nos últimos anos em conversores de frequência tiristores e transistores levaram ao desenvolvimento intensivo de acionamentos elétricos ajustáveis ​​utilizando motores elétricos assíncronos com um design mais simples e com menor consumo de metal, levando ao deslocamento de acionamentos elétricos controláveis ​​de corrente contínua, que atualmente possuem um aplicação predominante na Rússia.

A segunda característica do desenvolvimento do acionamento elétrico moderno é o aumento dos requisitos para indicadores dinâmicos e estáticos do acionamento elétrico, expansão e complicação de suas funções relacionadas ao gerenciamento de instalações e processos tecnológicos... O desenvolvimento do acionamento elétrico segue o caminho da criação sistemas de controle digital e expandindo o uso de modernos tecnologia de microprocessador.

Isso leva à complexidade dos sistemas de acionamento elétrico, portanto, à determinação correta de tarefas que podem ser efetivamente resolvidas usando controladores microprocessados ​​modernos.

A terceira característica do desenvolvimento de um acionamento elétrico é o desejo de unificar sua base de elementos, criar acionamentos elétricos completos usando microeletrônica moderna e princípio de módulo de bloco... A implementação dessa base é o processo de desenvolvimento e aprimoramento de sistemas elétricos completos acionamentos usando sistemas de controle de frequência para motores CA.

A quarta característica do desenvolvimento de um acionamento elétrico moderno é seu uso generalizado para a implementação de tecnologias de economia de energia no gerenciamento de processos de produção... O desenvolvimento da indústria determina a importância crescente do acionamento elétrico automatizado como base energética para a automatização dos processos produtivos.

O acionamento elétrico é o principal consumidor de energia elétrica. Do volume total de eletricidade produzida em nosso país, mais de 60% é convertida por meio de acionamento elétrico em movimento mecânico, garantindo o funcionamento de máquinas e mecanismos em todas as indústrias e na vida cotidiana. Nesse sentido, os indicadores de energia dos acionamentos elétricos de massa de pequena e média potência são de grande importância na solução de problemas técnicos e econômicos.

O problema do consumo racional e econômico de eletricidade requer atenção especial hoje. Consequentemente, o desenvolvimento do acionamento elétrico requer uma solução urgente para o problema de design racional e uso do acionamento elétrico do ponto de vista do consumo de energia. Este problema requer pesquisa e desenvolvimento de medidas destinadas a melhorar a eficiência dos acionamentos elétricos e organizar o gerenciamento de máquinas tecnológicas, o que reduz seu consumo de eletricidade.

A quinta característica do desenvolvimento do acionamento elétrico moderno é o desejo de uma fusão orgânica do motor e do mecanismo... Este requisito é determinado pela tendência geral no desenvolvimento de tecnologias destinadas a simplificar as cadeias cinemáticas de máquinas e mecanismos , o que se tornou possível graças ao aprimoramento dos sistemas de acionamento elétrico regulável que está estruturalmente embutido no mecanismo.

Uma das manifestações dessa tendência é o desejo de usar amplamente o acionamento elétrico sem engrenagens... Atualmente, poderosos acionamentos elétricos sem engrenagens foram criados para moinhos de rolos, máquinas de levantamento de minas, os principais mecanismos de escavadeiras e elevadores de alta velocidade. Esses dispositivos utilizam motores de baixa rotação com velocidade nominal de rotação de 8 a 120 rpm.Apesar do aumento de tamanho e peso desses motores, o uso de acionamentos elétricos com acionamento direto em relação às engrenagens é justificado por sua maior confiabilidade e velocidade.

O estado atual, as tarefas de longo prazo e as tendências no desenvolvimento de um acionamento elétrico determinam a necessidade de melhorar sua base de elementos.

Perspectivas para o desenvolvimento do elemento base do acionamento elétrico

Considerando o desenvolvimento do acionamento elétrico moderno, é preciso levar em consideração que a tendência objetiva de aperfeiçoamento dos equipamentos elétricos é a sua complicação, devido ao aumento da demanda por processos tecnológicos e à expansão das propriedades de consumo dos produtos elétricos.

Nestas condições, a principal tarefa do desenvolvimento de um acionamento elétrico e seus meios de controle é a satisfação mais completa dos requisitos de automação de máquinas de trabalho, mecanismos e linhas tecnológicas. Ao mesmo tempo, essas possibilidades podem ser implementadas de maneira mais eficaz com a ajuda de microprocessadores modernos, unidades controláveis ​​de velocidade variável.

Atualmente, a principal tarefa é expandir as áreas de aplicação dos conversores de frequência com tensão variável. Resolver com sucesso este problema permite aumentar o equipamento elétrico do trabalho, mecanizar e automatizar muitas instalações e processos tecnológicos, o que aumentará significativamente a produtividade do trabalho.

Para isso, é necessário resolver uma série de problemas científicos, técnicos e de produção no campo da engenharia elétrica, pois o desenvolvimento de sistemas de acionamento elétrico requer o aprimoramento de elementos de transmissões mecânicas, motores elétricos, conversores de energia semicondutores e microcontroladores.

Aperfeiçoamento de transdutores de movimento mecânico

Uma solução abrangente para os problemas de melhoria de acionamentos elétricos modernos e complexos eletromecânicos baseados neles requer atenção especial ao projeto e implementação de conversores de movimento mecânico. Atualmente, existe uma tendência crescente para simplificar os dispositivos mecânicos dos equipamentos de processo e complicar seus componentes elétricos.

Ao projetar novos equipamentos tecnológicos, eles tendem a usar transmissões mecânicas "curtas" e acionamentos elétricos de acionamento direto.Estudos realizados mostram que em termos de peso e tamanho e indicadores de eficiência, os acionamentos elétricos sem engrenagens são comparáveis ​​aos indicadores de peso e tamanho e eficiência dos acionamentos elétricos com engrenagens, se for levado em consideração não apenas o motor elétrico, mas também a caixa de engrenagens.

Um ganho significativo na utilização de transmissões mecânicas rígidas e acionamentos elétricos sem engrenagens é a obtenção de maiores indicadores de qualidade dos sistemas de controle de movimento para os corpos executivos das máquinas e confiabilidade dos mecanismos. Isso se deve ao fato de que as transmissões mecânicas estendidas cobertas com feedback limitam significativamente a largura de banda do sistema de controle de acionamento elétrico devido à presença de vibrações mecânicas elásticas.

As transmissões mecânicas mais simples para aplicações industriais em geral geralmente possuem várias frequências de ressonância de vibração elástica devido à flexibilidade dos dentes, eixos e suportes. Se acrescentarmos a isso a necessidade de complicar a mecânica devido ao uso de dispositivos de amostragem de folga, torna-se óbvio que o uso de acionamentos sem engrenagem se tornará cada vez mais relevante, especialmente para equipamentos de processo de alto desempenho e qualidade.

Uma direção promissora no desenvolvimento de acionamentos elétricos é o uso de motores elétricos lineares, que permitem desligar não apenas a caixa de câmbio, mas também dispositivos que convertem o movimento rotacional dos rotores dos motores em movimento translacional do trabalho corpos das máquinas.Um acionamento elétrico com um motor linear é uma parte orgânica do design geral da máquina, simplificando extremamente sua cinemática e criando oportunidades para o design ideal de máquinas com movimento translacional de corpos de trabalho.

Recentemente, o equipamento tecnológico com motores elétricos embutidos no mecanismo foi intensamente desenvolvido. Exemplos de tais dispositivos são:

• ferramenta de poder,

• motores para acionamento de robôs e manipuladores embutidos em juntas articuladas,

• acionamentos elétricos de guinchos de içamento, nos quais o motor é estruturalmente combinado com um tambor que atua como rotor.

Nos últimos anos, a prática nacional e estrangeira observou uma tendência para uma integração mais profunda do conversor eletromecânico (motor elétrico) com o corpo de trabalho e alguns dispositivos de controle. Isto é, por exemplo, uma roda motora em um acionamento elétrico de tração, eletromandril nas retificadoras, a lançadeira é um elemento de movimento translacional de um acionamento elétrico linear de equipamento de tecelagem, um corpo executivo de um construtor de coordenadas com um motor de duas coordenadas (X, Y).

Essa tendência é progressiva porque os acionamentos elétricos integrados têm menor consumo de material, apresentam características energéticas aprimoradas, são compactos e fáceis de usar. No entanto, a criação de acionamentos elétricos integrados confiáveis ​​e econômicos deve ser precedida de estudos teóricos e experimentais abrangentes, bem como desenvolvimentos de design realizados em nível moderno, que incluem necessariamente a otimização de parâmetros, obtendo estimativas de confiabilidade.Além disso, o trabalho nesse sentido deve ser realizado por especialistas de diferentes perfis.

Veja também: Acionamento elétrico variável como meio de economizar energia