Основные тенденции развития автоматизированного электропривода в деревообрабатывающей промышленности

ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ульянов А.А., Горюнова Е.А.

The paper is devoted to an opportunity of use of the electric drive of new generation with use barrier-layerly - inducer motor in the woodworking industry. The electric motors of this type are prime in manufacture, technologic and cheap. They have a passive iron-core curl without what - or windings or magnets.

Современный электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Он обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую в соответствии с алгоритмом работы технологической установки. Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется. В настоящее время уже более 60 % всей вырабатываемой в мире электрической энергии потребляется электрическими двигателями. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью электропривода. Разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем привода является приоритетным направлением развития современной техники.

Последнее десятилетие уходящего века ознаменовалось значительными успехами силовой электроники — было освоено промышленное производство биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), силовых модулей на их основе (стойки и целые инверторы), а также силовых интеллектуальных модулей (IPM) с встроенными средствами защиты ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным системам управления. Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств, сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управления приводами на системы прямого цифрового управления.

Анализ продукции ведущих мировых производителей систем привода и материалов опубликованных научных исследований в этой области позволяет отметить, что приводом следующего века по прогнозам большинства специалистов станет привод на основе вентильно - индукторного двигателя (ВИД). Двигатели этого типа просты в изготовлении, технологичны и дешевы. Они имеют пассивный ферромагнитный ротор без каких - либо обмоток или магнитов. Вместе с тем, высокие потребительские свойства привода могут быть обеспечены только при применении мощной микропроцессорной системы управления в сочетании с современной силовой электроникой. Выпуск таких электроприводов осваивают в настоящее время практически все ведущие электротехнические компании. Предложение на рынке вентильных

электродвигателей характеризуется широким мощностным диапазоном - от единиц ватт до сотен киловатт, которые могут использоваться в самых различных отраслях промышленности, в том числе и деревообрабатывающей.

Вентильные двигатели с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов Кё-Бе-В в настоящее время остаются наиболее перспективными из всех типов электродвигателей, применяемых в современных регулируемых электроприводах малой и средней мощности. Это объясняется целым рядом конструктивных и технико-эксплуатационных преимуществ двигателя по сравнению с существующими типами электрических машин, к числу которых можно отнести:

- бесконтактность и отсутствие узлов, требующих обслуживания;

- отсутствие у вентильных электродвигателей скользящих электрических контактов существенно повышает их ресурс и надежность по сравнение с электрическими двигателями постоянного тока или асинхронными двигателями с явно выраженной обмоткой на роторе;

- большая перегрузочная способность по моменту (кратковременно кратность максимального момента равна 5 и более);

- высокое быстродействие;

- наивысшие энергетические показатели (кпд и со б). Показатели кпд вентильных двигателей превышают 90% и очень мало меняются при изменении нагрузки двигателя по мощности и при колебаниях напряжения питающей сети, в то время как у асинхронных электродвигателей максимальный кпд составляет не более 86% и зависит от изменений нагрузки;

- минимальное значение токов холостого хода и рабочих токов, что позволяет достаточно точно измерять нагрузку на привод и оптимизировать режим работы;

- имеют практически неограниченный диапазон регулирования частоты вращения (1:10000 и более) и возможность регулирования частоты вращения по различным законам;

- у вентильных двигателей более простая схема преобразователя по сравнению с асинхронным частотно регулируемым электроприводом;

- низкий перегрев вентильного электродвигателя увеличивает срок службы электропривода, поскольку увеличивается ресурс изоляционных материалов, работающих при более низких температурах. Этот же фактор позволяет электроприводу работать в нестандартных режимах с возможными перегрузками;

- минимальные массогабаритные показатели при прочих равных условиях;

- значительный срок службы (наработка на отказ составляет 10000 ч и более), надежность. Ресурс электродвигателя и всего агрегата увеличивается также за счет возможности оптимизации режимов работы по скорости и нагрузке.

Затянувшийся промышленный кризис в России и странах СНГ привел к значительному отставанию отечественного электромашиностроения в данной области, хотя на сегодняшний день разработана новая серия двигателей 5ДВМ

Вентильные электродвигатели 5ДВМ представляют собой полностью бесконтактные электрические машины фланцевого исполнения с возбуждением от редкоземельных постоянных магнитов Кё-Бе-В, расположенных на роторе.

Двигатели оснащены комплексным бесконтактным датчиком, включающим в себя тахогенератор ТС-45 и фотоэлектрический датчик положения ротора. Имеются исполнения с возможностью пристройки к валу на заднем щите датчика перемещений типа ВЕ178. В переднем щите предусмотрено расположение безынерционного магнитоэлектрического тормоза аварийной остановки двигателя. В лобовых частях обмоток статора заложены датчики температурной защиты. Двигатели серии 5ДВМ выпускаются в четырех габаритах по диаметру присоединительных отверстий переднего фланца: 55, 85, 115, 215. В каждом габарите имеется несколько исполнений по длине, что позволило охватить диапазон номинальных моментов от 0,05 до 70 Н*м. Конструкция двигателей обеспечивает любое рабочее положение в пространстве. Двигатели могут работать от импортных электроприводов аналогичного назначения.

Показатель надежности - средняя наработка на отказ - 10000 часов. Средний уровень шума в режиме холостого хода не превышает 82 дБ для двигателей 5ДВМ115 и 72 дБ - для меньших габаритов.

Успехи в области силовой и микропроцессорной техники создали благоприятные условия для разработки и производства электроприводов нового поколения на базе вентильных электродвигателей. В развитых странах наблюдается широкое внедрение высокотехнологичной электротехнической продукции. В настоящее время у наших предприятий, которые в условиях новой экономики вынуждены осваивать современную наукоемкую продукцию, есть возможность не только утвердиться на отечественном рынке, но и попробовать выйти на мировой.