Совершенствование электроприводов и механических преобразователей движения

С ростом промышленности, а значит и увеличением потребляемой машинами электроэнергии, возникает необходимость совершенствования электрооборудования. Развитие современного электрического привода в сторону его более продуктивного использования требуется для решения таких задач, как:

• повышение электровооруженности труда;
• увеличение производительности;
• механизация и автоматизация технологических процессов и установок.

Разработка эффективных и экономичных систем электроприводов невозможна без наличия соответствующей технологической базы в смежных областях (изготовление электродвигателей, микроконтроллеров, механических передач, силовых полупроводниковых преобразователей и т.д.). Поэтому развитие электротехники требует комплексного подхода и работы большого числа специалистов.

Особенности развития современного электрического привода

Общий технологический уровень производства постоянно повышается, и требования к изготовлению регулируемых электроприводов становятся все жестче:

• Поскольку расширяются сферы, в которых они применяются, идет работа над увеличением объема выпуска и улучшением качества этого вида электротехнических изделий.
• На многих предприятиях используется инновационная микропроцессорная техника и системы программного управления – это обуславливает потребность в электроприводах с более высокими статическими и динамическими показателями. Также усложняются и расширяются их функции, связанные с управлением технологическими процессами и установками.
• Унификация элементарной базы электропривода ведет к разработке комплектных моделей, созданных на основе блочно-модульного принципа.
• Реализация перехода на энергосберегающие технологии невозможна без широкого применения электроприводов, которые играют большую роль в управлении производственными процессами и являются энергетической основой их автоматизации. Поэтому особое внимание уделяется более рациональному проектированию электроприводов и повышению их КПД.
• Стремление максимально упростить кинематические цепи механизмов и машин привело к созданию встраиваемой в агрегат системы электропривода. Это позволяет добиться органического слияния механизма и двигателя.
• Для повышения надежности и скорости электродвигателей разработаны безредукторные электроприводы. Они применяются в механизмах скоростных лифтов, экскаваторов, прокатных станов и т.п. и являются экономически более выгодными.

Особенности совершенствования механических преобразователей движения

Проблема развития электротехнического оборудования требует комплексного подхода, поэтому одновременно решается вопрос совершенствования механических преобразователей движения. Здесь прослеживаются две тенденции:

• упрощение конструкции механических устройств;
• усложнение электротехнических составляющих.

Сейчас проектирование технологического оборудования базируется на «коротких» механических передачах и использовании безредукторных электроприводов. В отличие от протяженных механических передач, в их «коротких» вариантах отсутствуют упругие механические колебания, ограничивающие полосу пропускания частот. Таким образом становится возможным повышение уровня надежности механизмов и улучшение качественных показателей систем управления.

В линейных электродвигателях отсутствуют и редуктор, и устройства, предназначенные для преобразования вращательного движения ротора в поступательное движение рабочих узлов машины. Электрический привод с линейным двигателем, встроенный в конструкцию механизма, упрощает его кинематику и оптимизирует поступательное движение рабочих органов.

В качестве примеров устройств со встроенными электродвигателями можно привести:

• Многие виды электроинструментов.
• Подъемные лебедки, где барабан, служащий ротором, конструктивно объединен с двигателем.
• Двигатели приводов манипуляторов и роботов, встроенные в шарнирные соединения, и т.д.

При разработке и конструировании мотора-колеса в тягловом электроприводе, челнока в ткацкой машине, электрошпинделя в шлифовальном станке и т.п. инженеры все чаще используют идею интеграции рабочего органа, устройства управления и электромеханического преобразователя. Это обосновано:

• меньшей материалоемкостью интегрированных электроприводов;
• более высокими энергетическими показателями машины;
• компактностью и удобством в эксплуатации.

Для успешного воплощения этих замыслов команде специалистов разных профилей необходимо провести комплексные экспериментальные и теоретические исследования, проделать сложную работу по оптимизации параметров и получить требуемые оценки надежности.