ملامح تطور الدفع الكهربائي الحديث

مهام تحسين محرك كهربائي حديث

فيما يتعلق بانهيار الاتحاد السوفياتي وإعادة هيكلة المجتمع ، حدثت تغييرات كبيرة في تنظيم عمل الصناعة الكهربائية في روسيا. خلال فترة التطوير المكثف للصناعة الكهروتقنية ، تم بناء مصانع جديدة لإنتاج مكونات المحركات الكهربائية بشكل رئيسي في جمهوريات الاتحاد. لذلك ، بعد انهيار الاتحاد السوفياتي ، وجدت العديد من الشركات الكهروتقنية نفسها خارج روسيا ، الأمر الذي استلزم إعادة هيكلة هيكل الصناعة الكهروتقنية ، ونتيجة لذلك قامت العديد من المصانع بتغيير وتوسيع نطاق المنتجات.

أدى انخفاض حجم المنتجات الصناعية من الشركات الروسية في نهاية القرن العشرين إلى انخفاض استهلاك الكهرباء في البلاد. في الفترة من 1986 إلى 2001 ، حدث انخفاض في استهلاك الكهرباء في روسيا بنسبة 18٪ (من 1082.2 مليار كيلوواط ساعة إلى 888 مليار كيلوواط ساعة) ، وفي بلدان رابطة الدول المستقلة كان أكثر - بنسبة 24٪ (من 1673.5 مليار كيلوواط في الساعة إلى 1275). مليار كيلوواط ساعة).أدى ذلك إلى انخفاض الحاجة إلى محركات كهربائية جديدة ، مما أثر على وتيرة تطورها.

ومع ذلك ، في نهاية القرن العشرين في روسيا آليًا حركة تعمل بالكهرباء لا يزال مستهلكًا رئيسيًا للطاقة الكهربائية ويستمر في التطور كفرع للهندسة الكهربائية وكواحد من الاتجاهات الرئيسية للهندسة الكهربائية. بفضل إنجازات الصناعة الكهربائية في مجال إنشاء الآلات الكهربائية والمحولات والأجهزة الكهربائية ومعدات تحويل الطاقة ، فإن المحرك الكهربائي الحديث قادر على تلبية المتطلبات العالية لأتمتة الآليات والخطوط التكنولوجية التي يخدمها.

يُظهر تحليل الحالة الحالية للكهربة الصناعية وتطوير أنظمة الأتمتة المتكاملة أن أساسها هو محرك كهربائي متغير ، يستخدم بشكل متزايد في جميع مجالات الحياة ونشاط المجتمع - من الإنتاج الصناعي إلى مجال الحياة اليومية.

نظرًا للتحسين المستمر للخصائص التقنية للمحركات الكهربائية ، فهي أساس التقدم التقني الحديث في جميع مجالات التطبيق. في الوقت نفسه ، لوحظ عدد من الخصائص المميزة في تطوير محرك كهربائي مؤتمت حديث ، بسبب حالة قاعدة عناصره واحتياجات الإنتاج.

السمة الأولى للمحرك الكهربائي في هذه المرحلة من تطوره هي توسيع مجال تطبيق المحرك الكهربائي المتغير ، ويرجع ذلك أساسًا إلى النمو الكمي والنوعي لمحركات التيار المتردد المتغيرة التردد.

أدت التحسينات التي تم إجراؤها في السنوات الأخيرة في محولات تردد الترانزستور والثايرستور إلى تطوير مكثف لمحركات كهربائية قابلة للتعديل باستخدام محركات كهربائية غير متزامنة بتصميم أبسط واستهلاك أقل للمعادن ، مما أدى إلى إزاحة محركات التيار الكهربائي التي يمكن التحكم فيها ، والتي تحتوي حاليًا على محرك كهربائي غير متزامن. التطبيق السائد في روسيا.

السمة الثانية لتطوير محرك كهربائي حديث هي زيادة متطلبات المؤشرات الديناميكية والثابتة للمحرك الكهربائي ، وتوسيع وتعقيد وظائفه المتعلقة بإدارة التركيبات والعمليات التكنولوجية ... يتبع تطوير محرك كهربائي مسار الإنشاء أنظمة التحكم الرقمية والتوسع في استخدام الحديث تكنولوجيا المعالجات الدقيقة.

هذا يؤدي إلى تعقيد أنظمة القيادة الكهربائية ، وبالتالي ، التحديد الصحيح للمهام التي يمكن حلها بشكل فعال باستخدام وحدات تحكم المعالجات الدقيقة الحديثة.

السمة الثالثة لتطوير محرك كهربائي هي الرغبة في توحيد قاعدة عناصره ، وإنشاء محركات كهربائية كاملة باستخدام الإلكترونيات الدقيقة الحديثة ومبدأ الوحدة النمطية ... تنفيذ هذا الأساس هو عملية التطوير والتحسين الإضافي للكهرباء الكاملة يقود باستخدام أنظمة التحكم في التردد لمحركات التيار المتردد.

السمة الرابعة لتطوير محرك كهربائي حديث هو استخدامه على نطاق واسع لتنفيذ تقنيات توفير الطاقة في إدارة عمليات الإنتاج ... يحدد تطور الصناعة الأهمية المتزايدة للمحرك الكهربائي الآلي كأساس للطاقة لـ أتمتة عمليات الإنتاج.

المحرك الكهربائي هو المستهلك الرئيسي للطاقة الكهربائية. من إجمالي حجم الكهرباء المنتجة في بلدنا ، يتم تحويل أكثر من 60٪ عن طريق محرك كهربائي إلى حركة ميكانيكية ، مما يضمن تشغيل الآلات والآليات في جميع الصناعات وفي الحياة اليومية. في هذا الصدد ، تعتبر مؤشرات الطاقة لمحركات الطاقة الكهربائية الجماعية للقوة الصغيرة والمتوسطة ذات أهمية كبيرة في حل المشكلات الفنية والاقتصادية.

تتطلب مشكلة الاستهلاك العقلاني والاقتصادي للكهرباء اهتمامًا خاصًا اليوم. وعليه ، فإن تطوير المحرك الكهربائي يتطلب حلاً عاجلاً لمشكلة التصميم الرشيد واستخدام المحرك الكهربائي من وجهة نظر استهلاك الطاقة. تتطلب هذه المشكلة البحث والتطوير لإجراءات تهدف إلى تحسين كفاءة المحركات الكهربائية وتنظيم إدارة الآلات التكنولوجية ، مما يقلل من استهلاكها للكهرباء.

السمة الخامسة لتطوير المحرك الكهربائي الحديث هي الرغبة في الاندماج العضوي للمحرك والآلية ... يتم تحديد هذا المطلب من خلال الاتجاه العام في تطوير التقنيات التي تهدف إلى تبسيط السلاسل الحركية للآلات والآليات ، والذي أصبح ممكنًا بفضل تحسين أنظمة القيادة الكهربائية القابلة للتعديل المدمجة هيكليًا في الآلية.

أحد مظاهر هذا الاتجاه هو الرغبة في استخدام محرك كهربائي على نطاق واسع بدون تروس ... في الوقت الحالي ، تم إنشاء محركات كهربائية قوية بدون تروس لطواحين الأسطوانة وآلات رفع المناجم والآليات الرئيسية للحفارات والمصاعد عالية السرعة. تستخدم هذه الأجهزة محركات منخفضة السرعة مع سرعة دوران اسمية من 8 إلى 120 دورة في الدقيقة.على الرغم من زيادة حجم ووزن هذه المحركات ، فإن استخدام المحركات الكهربائية ذات الدفع المباشر مقارنة بالتروس له ما يبرره من خلال موثوقيتها وسرعتها الأكبر.

تحدد الحالة الحالية والمهام طويلة المدى والاتجاهات في تطوير محرك كهربائي الحاجة إلى تحسين قاعدة عناصره.

آفاق تطوير قاعدة عنصر المحرك الكهربائي

بالنظر إلى تطوير محرك كهربائي حديث ، من الضروري مراعاة أن الاتجاه الموضوعي لتحسين المعدات الكهربائية هو تعقيده ، بسبب زيادة الطلب على العمليات التكنولوجية والتوسع في خصائص المستهلك للمنتجات الكهربائية.

في ظل هذه الظروف ، فإن المهمة الرئيسية لتطوير محرك كهربائي ووسائل التحكم فيه هي تلبية متطلبات أتمتة آلات وآليات العمل والخطوط التكنولوجية. وفي نفس الوقت ، يمكن تنفيذ هذه الاحتمالات بشكل أكثر فاعلية مع بمساعدة المعالجات الدقيقة الحديثة محركات متغيرة السرعة يمكن التحكم فيها.

تتمثل المهمة الرئيسية حاليًا في توسيع مجالات تطبيقات محركات التيار المتردد ذات الجهد المتغير. يسمح حل هذه المشكلة بنجاح بزيادة المعدات الكهربائية للعمالة ، وميكنة وأتمتة العديد من التركيبات والعمليات التكنولوجية ، مما سيزيد بشكل كبير من إنتاجية العمالة.

لهذا ، من الضروري حل عدد من المشاكل العلمية والتقنية والإنتاجية في مجال الهندسة الكهربائية ، لأن تطوير أنظمة الدفع الكهربائي يتطلب تحسين عناصر النقل الميكانيكي والمحركات الكهربائية ومحولات الطاقة شبه الموصلة والميكروكونترولر.

تحسين محولات الحركة الميكانيكية

يتطلب الحل الشامل لقضايا تحسين المحركات الكهربائية الحديثة والمجمعات الكهروميكانيكية القائمة عليها اهتمامًا خاصًا بتصميم وتنفيذ محولات الحركة الميكانيكية. يوجد حاليًا اتجاه متزايد لتبسيط الأجهزة الميكانيكية لمعدات المعالجة وتعقيد مكوناتها الكهربائية.

عند تصميم معدات تكنولوجية جديدة ، فإنها تميل إلى استخدام ناقل حركة ميكانيكي "قصير" ومحركات كهربائية مباشرة.تُظهر الدراسات التي تم إجراؤها أنه من حيث مؤشرات الوزن والحجم والكفاءة ، فإن المحركات الكهربائية بدون تروس قابلة للمقارنة مع مؤشرات الوزن والحجم والكفاءة لمحركات الأقراص الكهربائية الموجهة ، إذا لم يتم أخذ المحرك الكهربائي فقط في الاعتبار ، ولكن أيضًا علبة التروس.

من المكاسب المهمة في استخدام ناقل الحركة الميكانيكي الصلب والمحركات الكهربائية بدون تروس تحقيق مؤشرات أعلى لجودة أنظمة التحكم في الحركة للهيئات التنفيذية للآلات وموثوقية الآليات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن عمليات النقل الميكانيكية الممتدة المغطاة بالتغذية الراجعة تحد بشكل كبير من عرض النطاق الترددي لنظام التحكم في القيادة الكهربائية بسبب وجود اهتزازات ميكانيكية مرنة.

أبسط عمليات النقل الميكانيكية للتطبيقات الصناعية العامة عادة ما يكون لها عدة ترددات طنين للاهتزاز المرن بسبب مرونة الأسنان والأعمدة والدعامات. إذا أضفنا إلى ذلك الحاجة إلى تعقيد الآليات بسبب استخدام أجهزة أخذ العينات ذات رد الفعل العكسي ، يصبح من الواضح أن استخدام محركات الأقراص بدون تروس سيصبح أكثر أهمية ، خاصة بالنسبة لمعدات المعالجة عالية الأداء والجودة.

الاتجاه الواعد في تطوير المحركات الكهربائية هو استخدام المحركات الكهربائية الخطية ، والتي تجعل من الممكن إيقاف تشغيل ليس فقط علبة التروس ، ولكن أيضًا الأجهزة التي تحول الحركة الدورانية لدوارات المحركات إلى حركة انتقالية للعمل أجسام الآلات.يعد المحرك الكهربائي بمحرك خطي جزءًا عضويًا من التصميم العام للآلة ، مما يبسط حركياته بشكل كبير ويخلق فرصًا للتصميم الأمثل للآلات مع حركة انتقالية لأجسام العمل.

في الآونة الأخيرة ، تم تطوير المعدات التكنولوجية المزودة بمحركات كهربائية مدمجة في الآلية بشكل مكثف. ومن أمثلة هذه الأجهزة:

• اداة التشغيل،

• محركات لقيادة الروبوتات والمعالجات المضمنة في مفاصل مفصلية ،

• المحركات الكهربائية لرافعات الرفع ، حيث يتم دمج المحرك هيكليًا مع أسطوانة تعمل كدوار.

في السنوات الأخيرة ، لاحظت الممارسة المحلية والأجنبية اتجاهًا نحو تكامل أعمق للمحول الكهروميكانيكي (المحرك الكهربائي) مع جسم العمل وبعض أجهزة التحكم. هذه ، على سبيل المثال ، عجلة محرك في محرك كهربائي للجر ، المغزل الكهربائي في آلات الطحن ، المكوك هو عنصر متحرك انتقالي لمحرك كهربائي خطي لمعدات النسيج ، وهو هيئة تنفيذية لمنشئ إحداثيات بمحرك ثنائي الإحداثيات (X ، Y).

هذا الاتجاه تقدمي لأن المحركات الكهربائية المدمجة لديها استهلاك أقل للمواد ، ولها خصائص طاقة محسنة ، ومضغوطة وسهلة الاستخدام. ومع ذلك ، يجب أن يسبق إنشاء محركات كهربائية متكاملة موثوقة واقتصادية بدراسات نظرية وتجريبية شاملة ، بالإضافة إلى تطويرات التصميم التي يتم إجراؤها على المستوى الحديث ، والتي تشمل بالضرورة تحسين المعلمات ، والحصول على تقديرات الموثوقية.بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يتم تنفيذ العمل في هذا الاتجاه بواسطة متخصصين من ملفات تعريف مختلفة.

أنظر أيضا: محرك كهربائي متغير كوسيلة لتوفير الطاقة