Caractéristiques du développement de la propulsion électrique moderne

Les tâches d'amélioration d'un entraînement électrique moderne

Dans le cadre de l'effondrement de l'URSS et de la restructuration de la société, des changements importants se sont produits dans l'organisation du travail de l'industrie électrique en Russie. Pendant la période de développement intensif de l'industrie électrotechnique, de nouvelles usines pour la production de composants pour les entraînements électriques ont été construites principalement dans les républiques de l'Union. Par conséquent, après l'effondrement de l'URSS, de nombreuses entreprises électrotechniques se sont retrouvées en dehors de la Russie, ce qui a nécessité une restructuration de la structure de l'industrie électrotechnique, à la suite de laquelle de nombreuses usines ont changé et élargi la gamme de produits.

La baisse du volume des produits industriels des entreprises russes à la fin du XXe siècle a entraîné une diminution de la consommation d'électricité dans le pays. Au cours de la période de 1986 à 2001, la réduction de la consommation d'électricité en Russie s'est produite de 18 % (de 1082,2 milliards de kWh à 888 milliards de kWh), et dans les pays de la CEI, elle était encore plus importante — de 24 % (de 1673,5 milliards de kWh à 1275 milliards de kWh). milliards de kWh).Cela a conduit à une diminution du besoin de nouveaux entraînements électriques, ce qui a affecté le rythme de leur développement.

Cependant, à la fin du 20e siècle en Russie, l'automatisation mouvement alimenté par l'électricité reste un grand consommateur d'énergie électrique et continue de se développer en tant que branche de l'électrotechnique et comme l'une des principales directions de l'électrotechnique. Grâce aux réalisations de l'industrie électrique dans le domaine de la création de machines électriques, de transformateurs, d'appareils électriques, d'équipements de conversion d'énergie, l'entraînement électrique moderne est en mesure de répondre aux exigences élevées d'automatisation des mécanismes et des lignes technologiques qu'il dessert.

L'analyse de l'état actuel de l'électrification industrielle et du développement des systèmes d'automatisation intégrés montre que leur base est un entraînement électrique variable, qui est de plus en plus utilisé dans toutes les sphères de la vie et de l'activité de la société - de la production industrielle à la sphère de la vie quotidienne.

En raison de l'amélioration continue des caractéristiques techniques des entraînements électriques, ils constituent la base du progrès technique moderne dans tous les domaines d'application. Dans le même temps, un certain nombre de particularités sont observées dans le développement d'un entraînement électrique automatisé moderne, en raison de l'état de sa base d'éléments et des besoins de production.

La première caractéristique de l'entraînement électrique à ce stade de son développement est l'élargissement du champ d'application de l'entraînement électrique variable, principalement en raison de la croissance quantitative et qualitative des variateurs de fréquence à courant alternatif.

Les améliorations apportées ces dernières années aux convertisseurs de fréquence à thyristors et à transistors ont conduit au développement intensif d'entraînements électriques réglables utilisant des moteurs électriques asynchrones de conception plus simple et à consommation de métal plus faible, entraînant le remplacement des entraînements électriques à courant continu contrôlables, qui ont actuellement un application prédominante en Russie.

La deuxième caractéristique du développement de l'entraînement électrique moderne est l'augmentation des exigences en matière d'indicateurs dynamiques et statiques de l'entraînement électrique, l'expansion et la complication de ses fonctions liées à la gestion des installations et des processus technologiques... Le développement de l'entraînement électrique suit la voie de la création systèmes de contrôle numérique et l'expansion de l'utilisation des technologie de microprocesseur.

Cela conduit à la complexité des systèmes d'entraînement électrique, donc à la détermination correcte des tâches qui peuvent être résolues efficacement à l'aide de contrôleurs à microprocesseur modernes.

La troisième caractéristique du développement d'un entraînement électrique est le désir d'unifier sa base d'éléments, de créer des entraînements électriques complets utilisant la microélectronique moderne et le principe du module bloc... La mise en œuvre de cette base est le processus de développement et d'amélioration de l'électrique complet variateurs utilisant des systèmes de contrôle de fréquence pour moteurs à courant alternatif.

La quatrième caractéristique du développement d'un entraînement électrique moderne est son utilisation généralisée pour la mise en œuvre de technologies économes en énergie dans la gestion des processus de production... Le développement de l'industrie détermine l'importance croissante de l'entraînement électrique automatisé comme base énergétique pour l'automatisation des processus de production.

La propulsion électrique est le principal consommateur d'énergie électrique. Sur le volume total d'électricité produite dans notre pays, plus de 60% sont convertis au moyen de l'entraînement électrique en mouvement mécanique, assurant le fonctionnement des machines et des mécanismes dans toutes les industries et dans la vie quotidienne. À cet égard, les indicateurs énergétiques des entraînements électriques de masse de petite et moyenne puissance sont d'une grande importance pour résoudre les problèmes techniques et économiques.

Le problème de la consommation rationnelle et économique de l'électricité requiert aujourd'hui une attention particulière. En conséquence, le développement de la propulsion électrique nécessite une solution urgente au problème de la conception et de l'utilisation rationnelles de la propulsion électrique du point de vue de la consommation d'énergie. Ce problème nécessite la recherche et le développement de mesures visant à améliorer l'efficacité des entraînements électriques et à organiser la gestion des machines technologiques, ce qui réduit leur consommation d'électricité.

La cinquième caractéristique du développement de la propulsion électrique moderne est le désir d'une fusion organique du moteur et du mécanisme... Cette exigence est déterminée par la tendance générale au développement des technologies visant à simplifier les chaînes cinématiques des machines et des mécanismes , ce qui est devenu possible grâce à l'amélioration des systèmes d'entraînement électrique réglable qui est structurellement intégré au mécanisme.

L'une des manifestations de cette tendance est le désir d'utiliser largement l'entraînement électrique sans engrenages... À l'heure actuelle, de puissants entraînements électriques sans engrenage ont été créés pour les broyeurs à cylindres, les machines de levage de mines, les principaux mécanismes des excavatrices et des ascenseurs à grande vitesse. Ces appareils utilisent des moteurs à basse vitesse avec une vitesse de rotation nominale de 8 à 120 tr/min.Malgré la taille et le poids accrus de ces moteurs, l'utilisation d'entraînements électriques à entraînement direct par rapport aux engrenages se justifie par leur plus grande fiabilité et vitesse.

L'état actuel, les tâches à long terme et les tendances dans le développement d'un entraînement électrique déterminent la nécessité d'améliorer sa base d'éléments.

Perspectives de développement de l'élément de base de la propulsion électrique

Compte tenu du développement de l'entraînement électrique moderne, il est nécessaire de tenir compte du fait que la tendance objective à l'amélioration des équipements électriques est sa complication, en raison de la demande accrue de processus technologiques et de l'expansion des propriétés de consommation des produits électriques.

Dans ces conditions, la tâche principale du développement d'un entraînement électrique et de ses moyens de contrôle est la satisfaction la plus complète des exigences d'automatisation des machines de travail, des mécanismes et des lignes technologiques.En même temps, ces possibilités peuvent être mises en œuvre le plus efficacement avec à l'aide de microprocesseurs modernes, d'entraînements à vitesse variable.

Actuellement, la tâche principale consiste à étendre les domaines d'application des variateurs de fréquence à tension variable. Résoudre avec succès ce problème permet d'augmenter l'équipement électrique du travail, de mécaniser et d'automatiser de nombreuses installations et processus technologiques, ce qui augmentera considérablement la productivité du travail.

Pour cela, il est nécessaire de résoudre un certain nombre de problèmes scientifiques, techniques et de production dans le domaine de l'électrotechnique, car le développement de systèmes d'entraînement électrique nécessite l'amélioration d'éléments de transmissions mécaniques, de moteurs électriques, de convertisseurs d'énergie à semi-conducteurs et de microcontrôleurs.

Amélioration des capteurs de mouvement mécaniques

Une solution globale aux problèmes d'amélioration des entraînements électriques modernes et des complexes électromécaniques basés sur ceux-ci nécessite une attention particulière à la conception et à la mise en œuvre des convertisseurs de mouvement mécaniques. Il existe actuellement une tendance croissante à simplifier les dispositifs mécaniques des équipements de procédé et à compliquer leurs composants électriques.

Lors de la conception de nouveaux équipements technologiques, ils ont tendance à utiliser des transmissions mécaniques "courtes" et des entraînements électriques à entraînement direct.Les études menées montrent qu'en termes d'indicateurs de poids, de taille et d'efficacité, les entraînements électriques sans engrenages sont comparables aux indicateurs de poids, de taille et d'efficacité des entraînements électriques à engrenages, si non seulement le moteur électrique est pris en compte, mais également la boîte de vitesses.

Un gain significatif dans l'utilisation de transmissions mécaniques rigides et d'entraînements électriques sans engrenage est la réalisation d'indicateurs plus élevés de la qualité des systèmes de contrôle de mouvement pour les organes exécutifs des machines et de la fiabilité des mécanismes. Cela est dû au fait que les transmissions mécaniques étendues recouvertes de contre-réaction limitent considérablement la bande passante du système de commande de l'entraînement électrique en raison de la présence de vibrations mécaniques élastiques.

Les transmissions mécaniques les plus simples pour les applications industrielles générales ont généralement plusieurs fréquences de résonance de vibration élastique en raison de la flexibilité des dents, des arbres et des supports. Si l'on ajoute à cela la nécessité de compliquer la mécanique due à l'utilisation de dispositifs d'échantillonnage de jeu, il devient évident que l'utilisation de variateurs gearless deviendra de plus en plus pertinente, notamment pour les équipements de process performants et de qualité.

Une direction prometteuse dans le développement des entraînements électriques est l'utilisation de moteurs électriques linéaires, qui permettent d'éteindre non seulement la boîte de vitesses, mais également des dispositifs qui convertissent le mouvement de rotation des rotors des moteurs en mouvement de translation du travail corps des machines.Un entraînement électrique avec un moteur linéaire fait partie intégrante de la conception globale de la machine, simplifiant extrêmement sa cinématique et créant des opportunités pour une conception optimale des machines avec mouvement de translation des corps de travail.

Récemment, des équipements technologiques avec des moteurs électriques intégrés au mécanisme ont été développés de manière intensive. Des exemples de tels dispositifs sont :

• outil électrique,

• des moteurs d'entraînement de robots et de manipulateurs embarqués dans des articulations,

• entraînements électriques de treuils de levage, dans lesquels le moteur est structurellement combiné avec un tambour qui agit comme un rotor.

Ces dernières années, la pratique nationale et étrangère a observé une tendance à une intégration plus profonde du convertisseur électromécanique (moteur électrique) avec le corps de travail et certains dispositifs de commande. Il s'agit par exemple d'une roue motrice dans un entraînement électrique de traction, électrobroche dans les rectifieuses, la navette est un élément mobile en translation d'un entraînement électrique linéaire d'un équipement de tissage, un organe exécutif d'un constructeur de coordonnées avec un moteur à deux coordonnées (X, Y).

Cette tendance est progressive car les entraînements électriques intégrés consomment moins de matière, ont des caractéristiques énergétiques améliorées, sont compacts et faciles à utiliser. Cependant, la création d'entraînements électriques intégrés fiables et économiques doit être précédée d'études théoriques et expérimentales approfondies, ainsi que de développements de conception réalisés au niveau moderne, qui incluent nécessairement l'optimisation des paramètres, l'obtention d'estimations de fiabilité.De plus, les travaux dans ce sens devraient être menés par des spécialistes de différents profils.

Voir également: Entraînement électrique variable comme moyen d'économiser de l'énergie