Đặc điểm của sự phát triển của động cơ điện hiện đại

Nhiệm vụ cải tiến một ổ điện hiện đại

Liên quan đến sự sụp đổ của Liên Xô và tái cấu trúc xã hội, những thay đổi đáng kể đã xảy ra trong tổ chức công việc của ngành điện ở Nga. Trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật điện, các nhà máy mới để sản xuất linh kiện cho truyền động điện được xây dựng chủ yếu ở các nước Cộng hòa Liên minh. Do đó, sau sự sụp đổ của Liên Xô, nhiều doanh nghiệp kỹ thuật điện đã hoạt động bên ngoài nước Nga, điều này đòi hỏi phải tái cấu trúc cơ cấu của ngành kỹ thuật điện, do đó nhiều nhà máy đã thay đổi và mở rộng phạm vi sản phẩm.

Sự suy giảm khối lượng sản phẩm công nghiệp của các doanh nghiệp Nga vào cuối thế kỷ 20 đã dẫn đến việc giảm mức tiêu thụ điện ở nước này. Trong giai đoạn từ 1986 đến 2001, mức giảm tiêu thụ điện ở Nga đã giảm 18% (từ 1082,2 tỷ kWh xuống 888 tỷ kWh) và ở các nước SNG thậm chí còn nhiều hơn - 24% (từ 1673,5 tỷ kWh xuống 1275) tỷ kWh).Điều này dẫn đến nhu cầu về các ổ điện mới giảm, ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của chúng.

Tuy nhiên, vào cuối thế kỷ 20 ở Nga tự động hóa chuyển động nhờ điện vẫn là người tiêu thụ năng lượng điện chính và tiếp tục phát triển như một nhánh của kỹ thuật điện và là một trong những hướng chính của kỹ thuật điện. Nhờ những thành tựu của ngành điện trong lĩnh vực chế tạo máy điện, máy biến áp, khí cụ điện, thiết bị biến đổi năng lượng, nên truyền động điện hiện đại đáp ứng được yêu cầu cao về tự động hóa của các cơ cấu, dây chuyền công nghệ mà nó phục vụ.

Phân tích hiện trạng điện khí hóa công nghiệp và sự phát triển của các hệ thống tự động hóa tích hợp cho thấy cơ sở của chúng là truyền động điện biến thiên, ngày càng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống và hoạt động xã hội - từ sản xuất công nghiệp đến lĩnh vực đời sống hàng ngày.

Do các đặc tính kỹ thuật của truyền động điện không ngừng được cải tiến, chúng là cơ sở của tiến bộ kỹ thuật hiện đại trong mọi lĩnh vực ứng dụng. Đồng thời, một số đặc thù được quan sát thấy trong quá trình phát triển một ổ điện tự động hiện đại, do trạng thái của cơ sở phần tử và nhu cầu sản xuất.

Đặc điểm đầu tiên của truyền động điện ở giai đoạn phát triển này là sự mở rộng lĩnh vực ứng dụng của truyền động điện biến thiên, chủ yếu là do sự tăng trưởng về số lượng và chất lượng của các ổ đĩa xoay chiều tần số thay đổi.

Những cải tiến được thực hiện trong những năm gần đây đối với bộ biến tần thyristor và bóng bán dẫn đã dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của các bộ truyền động điện có thể điều chỉnh sử dụng động cơ điện không đồng bộ với thiết kế đơn giản hơn và tiêu thụ kim loại thấp hơn, dẫn đến sự thay thế của các bộ truyền động điện một chiều có thể điều khiển được, hiện có ứng dụng chủ yếu ở Nga.

Đặc điểm thứ hai của sự phát triển của truyền động điện hiện đại là yêu cầu ngày càng tăng đối với các chỉ số động và tĩnh của truyền động điện, mở rộng và phức tạp hóa các chức năng của nó liên quan đến việc quản lý các quy trình và lắp đặt công nghệ... Sự phát triển của truyền động điện đi theo con đường tạo ra hệ thống điều khiển kỹ thuật số và mở rộng việc sử dụng hiện đại công nghệ vi xử lý.

Điều này dẫn đến sự phức tạp của các hệ thống truyền động điện, do đó, việc xác định chính xác các nhiệm vụ có thể được giải quyết một cách hiệu quả bằng bộ điều khiển vi xử lý hiện đại.

Đặc điểm thứ ba của sự phát triển truyền động điện là mong muốn thống nhất cơ sở thành phần của nó, tạo ra các truyền động điện hoàn chỉnh sử dụng vi điện tử hiện đại và nguyên lý mô-đun khối... Việc thực hiện cơ sở này là quá trình phát triển và cải tiến hơn nữa của truyền động điện hoàn chỉnh truyền động sử dụng hệ thống điều khiển tần số cho động cơ AC.

Đặc điểm thứ tư của sự phát triển của truyền động điện hiện đại là việc sử dụng rộng rãi nó để thực hiện các công nghệ tiết kiệm năng lượng trong quản lý các quy trình sản xuất... Sự phát triển của ngành công nghiệp quyết định tầm quan trọng ngày càng tăng của truyền động điện tự động làm cơ sở năng lượng cho tự động hóa các quá trình sản xuất.

Các ổ điện là người tiêu dùng chính của năng lượng điện. Trong tổng lượng điện sản xuất ở nước ta, hơn 60% được chuyển hóa bằng truyền động điện thành chuyển động cơ học, đảm bảo hoạt động của máy móc, cơ khí trong mọi ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày. Về vấn đề này, các chỉ số năng lượng của các ổ điện khối lượng vừa và nhỏ có tầm quan trọng lớn trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật và kinh tế.

Vấn đề tiêu thụ điện năng hợp lý, tiết kiệm ngày nay cần được đặc biệt quan tâm. Theo đó, sự phát triển của truyền động điện đòi hỏi một giải pháp cấp bách cho vấn đề thiết kế và sử dụng hợp lý truyền động điện từ quan điểm tiêu thụ năng lượng. Vấn đề này đòi hỏi phải nghiên cứu và phát triển các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả của truyền động điện và tổ chức quản lý các máy công nghệ làm giảm mức tiêu thụ điện của chúng.

Đặc điểm thứ năm của sự phát triển của truyền động điện hiện đại là mong muốn có sự kết hợp hữu cơ giữa động cơ và cơ chế... Yêu cầu này được xác định bởi xu hướng chung trong việc phát triển công nghệ nhằm đơn giản hóa chuỗi động học của máy móc và cơ chế , điều này trở nên khả thi nhờ sự cải tiến của hệ thống truyền động điện có thể điều chỉnh được tích hợp sẵn về mặt cấu trúc trong cơ chế.

Một trong những biểu hiện của xu hướng này là mong muốn sử dụng rộng rãi bộ truyền động điện không bánh răng... Hiện nay, các bộ truyền động điện không hộp số mạnh mẽ đã được tạo ra cho các máy nghiền con lăn, máy nâng mỏ, các cơ cấu chính của máy xúc và thang máy tốc độ cao. Các thiết bị này sử dụng động cơ tốc độ thấp với tốc độ quay danh định từ 8 đến 120 vòng / phút, mặc dù kích thước và trọng lượng của các động cơ như vậy tăng lên, nhưng việc sử dụng truyền động điện với truyền động trực tiếp so với bánh răng là hợp lý bởi độ tin cậy và tốc độ cao hơn của chúng.

Tình trạng hiện tại, các nhiệm vụ dài hạn và xu hướng phát triển của truyền động điện xác định nhu cầu cải thiện cơ sở thành phần của nó.

Triển vọng phát triển cơ sở phần tử của ổ điện

Khi xem xét sự phát triển của truyền động điện hiện đại, cần phải tính đến xu hướng khách quan là cải tiến thiết bị điện là sự phức tạp của nó, do nhu cầu về quy trình công nghệ ngày càng tăng và tính chất tiêu dùng của các sản phẩm điện mở rộng.

Trong điều kiện đó, nhiệm vụ chính của việc phát triển truyền động điện và các phương tiện điều khiển của nó là đáp ứng đầy đủ nhất các yêu cầu tự động hóa máy móc, cơ cấu và dây chuyền công nghệ, đồng thời thực hiện các khả năng này một cách hiệu quả nhất với sự trợ giúp của các bộ vi xử lý hiện đại.ổ đĩa có thể điều khiển tốc độ thay đổi.

Hiện tại, nhiệm vụ chính là mở rộng phạm vi ứng dụng của biến tần có điện áp thay đổi. Giải quyết thành công vấn đề này cho phép tăng thiết bị điện lao động, cơ khí hóa và tự động hóa nhiều thiết bị và quy trình công nghệ, điều này sẽ làm tăng đáng kể năng suất lao động.

Đối với điều này, cần phải giải quyết một số vấn đề khoa học, kỹ thuật và sản xuất trong lĩnh vực kỹ thuật điện, vì sự phát triển của hệ thống truyền động điện đòi hỏi phải cải tiến các yếu tố truyền động cơ học, động cơ điện, bộ chuyển đổi năng lượng bán dẫn và vi điều khiển.

Cải tiến đầu dò chuyển động cơ học

Một giải pháp toàn diện cho các vấn đề cải thiện các ổ điện hiện đại và các tổ hợp cơ điện dựa trên chúng đòi hỏi phải đặc biệt chú ý đến việc thiết kế và triển khai các bộ biến đổi chuyển động cơ học. Hiện nay đang có xu hướng đơn giản hóa các thiết bị cơ khí của thiết bị xử lý và phức tạp hóa các thành phần điện của chúng.

Khi thiết kế các thiết bị công nghệ mới, họ có xu hướng sử dụng các hộp số cơ học "ngắn" và truyền động điện trực tiếp.Các nghiên cứu được tiến hành cho thấy rằng về trọng lượng, kích thước và các chỉ số hiệu suất, truyền động điện không hộp số có thể so sánh với các chỉ số về trọng lượng, kích thước và hiệu suất của truyền động điện có hộp số, nếu không chỉ tính đến động cơ điện mà còn cả hộp số.

Một lợi ích đáng kể trong việc sử dụng các hộp số cơ khí cứng nhắc và truyền động điện không hộp số là đạt được các chỉ số cao hơn về chất lượng của hệ thống điều khiển chuyển động cho các cơ quan điều hành của máy và độ tin cậy của các cơ chế. Điều này là do các hộp số cơ học mở rộng được bao phủ bởi phản hồi hạn chế đáng kể băng thông của hệ thống điều khiển truyền động điện do có các rung động cơ học đàn hồi.

Các bộ truyền động cơ học đơn giản nhất cho các ứng dụng công nghiệp nói chung thường có một số tần số rung động đàn hồi cộng hưởng do tính linh hoạt của răng, trục và giá đỡ. Nếu chúng ta thêm vào điều này nhu cầu làm phức tạp cơ học do sử dụng các thiết bị lấy mẫu phản ứng dữ dội, thì rõ ràng là việc sử dụng các bộ truyền động không hộp số sẽ ngày càng trở nên phù hợp hơn, đặc biệt là đối với thiết bị xử lý chất lượng và hiệu suất cao.

Một hướng đầy hứa hẹn trong việc phát triển các bộ truyền động điện là sử dụng động cơ điện tuyến tính, giúp tắt không chỉ hộp số mà còn cả các thiết bị chuyển đổi chuyển động quay của các rôto của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu làm việc. thân máy.Truyền động điện với động cơ tuyến tính là một phần hữu cơ của thiết kế tổng thể của máy, cực kỳ đơn giản hóa động học của nó và tạo cơ hội cho thiết kế tối ưu của máy với chuyển động tịnh tiến của các cơ quan làm việc.

Gần đây, thiết bị công nghệ với động cơ điện tích hợp trong cơ chế đã được phát triển mạnh mẽ. Ví dụ về các thiết bị như vậy là:

• công cụ quyền lực,

• động cơ để điều khiển rô-bốt và bộ điều khiển được nhúng trong các khớp nối,

• truyền động điện của tời nâng, trong đó động cơ được kết hợp về mặt cấu trúc với trống hoạt động như một rôto.

Trong những năm gần đây, thực tế trong và ngoài nước đã quan sát thấy xu hướng tích hợp sâu hơn bộ chuyển đổi cơ điện (động cơ điện) với cơ thể làm việc và một số thiết bị điều khiển. Đây là, ví dụ, một bánh xe động cơ trong một ổ điện lực kéo, trục quay điện trong máy mài, con thoi là một bộ phận chuyển động tịnh tiến của bộ truyền động điện tuyến tính của thiết bị dệt, cơ quan điều hành của bộ tạo tọa độ với động cơ hai tọa độ (X, Y).

Xu hướng này đang tiến bộ vì truyền động điện tích hợp có mức tiêu thụ vật liệu thấp hơn, có các đặc tính năng lượng được cải thiện, nhỏ gọn và dễ sử dụng. Tuy nhiên, việc tạo ra các ổ điện tích hợp kinh tế và đáng tin cậy phải được thực hiện trước các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm toàn diện, cũng như các phát triển thiết kế được thực hiện ở cấp độ hiện đại, nhất thiết phải bao gồm tối ưu hóa tham số, thu được các ước tính về độ tin cậy.Ngoài ra, công việc theo hướng này nên được thực hiện bởi các chuyên gia từ các hồ sơ khác nhau.

Xem thêm: Truyền động điện biến đổi như một phương tiện tiết kiệm năng lượng