Современное состояние и перспективы развития электропривода

В свою очередь, сухой способ очистки по такому же принципу тоже можно разделить на четыре вида: пневматический (струйный), механический, электромагнитный и вибрационный.

Английские фирмы “Драйматик” и “1енсмейд” выпускают машины для сухой очистки яиц небольшой производительности, сконструированные на основе использования быстро перемещающихся рабочих органов, покрытых абразивом, который, к сожалению, быстро изнашивается [2].

В нашей стране Е.М. Аристовым, а затем Ю.М. Чяпяле с С.П. Мяшкаускасом были изобретены устройства для сухой очистки яиц, когда в качестве рабочей среды применялся слой сыпучего абразивного ферромагнитного материала, который под действием переменного магнитного поля совершал вращательные движения вокруг поверхности скорлупы яйца и острыми гранями частиц производил очистку ее от загрязнений [3, 4]. В силу сложности изготовления, высокой мате-риало- и энергоемкости эти устройства не были востребованы. Использование вибрации устраняет данные недостатки, а также способствует интенсификации процесса очистки, повышает уровень механизации и автоматизации, увеличивает экономическую эффективность и производительность труда [5].

В настоящее время все более широкое применение в химической, металлурги-

А.А.

ческой, нефтеперерабатывающей, строительной, пищевой и других отраслях промышленности и народного хозяйства находит виброкипящий слой сыпучего материала. Он используется как для нагрева и охлаждения материалов, так и для их очистки от загрязнений.

Таким образом, широкие технологические возможности в сочетании с высокой производительностью ставят виброобработку в кипящей среде в число наиболее актуальных и перспективных способов очистки яиц от загрязнений, возможности которого мало изучены.

Литература

1. Индустриальная технология производства яиц / В.Н. Агеев, М.А. Асриян, С.А. Воробьев и др. - М.: Россельхозиздат, 1984.-254 с.

2. Болтенков И.М., Афанасьев Ш.К. Оборудование для промышленной переработки яиц: Обзорная информация. - М., 1972. -56 с.

3. А.С. 179543 (СССР). Устройство для сухой очистки яиц/ Е.М. Аристов. - Заявлено 22.04.65., опубл. 1966, № 5.

4. А.С. 952180 (СССР). Устройство для сухой очистки яиц / Ю.М. Чяпяле и С.П. Мяшкаускас. - Заявлено 09.12.77., опубл. 1982, №31.

5. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей. - М.: Машиностроение, 1974. - 136 с.

Багаев

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Среди проблем, стоящих перед народным хозяйством страны и сельским хозяйством в том числе, задачи повышения производительности труда занимают важное место. Эти задачи решаются путем комплексной механизации и автоматизации технологических процессов. Производительность, надежность, точность выполнения технологических операций, динамические нагрузки и другие факторы определяются физическими свойствами единой электромеханической системы,

в состав которой входит электрическии привод и приводимый им в движение исполнительный механизм.

Совершенствование технических показателей электроприводов является основой технического прогресса.

Электрический привод является крупнейшим потребителем электрической энергии. Электроприводами потребляется свыше половины вырабатываемой в стране электроэнергии, причем, к сожалению, далеко не всегда рационально

58

по вине, главным образом, разработчиков электроприводов, которые при проектировании ориентируются прежде всего на использование только одной функции электропривода, заключающейся в преобразовании электрической энергии в механическую, и не учитывают другую важнейшую - управление технологическим процессом приводимого в движение механизма. Именно поэтому в сельском хозяйстве наибольшее распространение получили нерегулируемые электроприводы переменного тока с асинхронными и синхронными двигателями, получающими питание непосредственно от сети переменного тока, в состав которых входят простейшие системы автоматического управления, осуществляющие пуск, отключение двигателя и его защиту. Кроме того, не учитываются особенности современного этапа развития электропривода, отмеченные в работах [1,2].

Одной из главных особенностей развития электропривода на данном этапе и наиболее актуальной для сельскохозяйственного производства является расширение области применения регулируемого электропривода переменного тока. Регулируемый электропривод предоставляет широкие возможности для реализации оптимальных по тем или иным критериям (или близких к оптимальным) законов движения рабочих органов машин.

Являясь основным исполнительным энергетическим элементом электромеханических систем и занимая низшую ступень в иерархической системе управления, электропривод осуществляет перемещения исполнительных механизмов в соответствии с выработанными высшими уровнями командами по жесткой или адаптивной программе.

В настоящее время трудами В.П. Андреева, В. И. Ключева, Ю.П. Петрова, Ю.А. Сабинина, А.С. Сандлера, М. Г. Чиликина и др. создана теоретическая база для исследования общих свойств, статических и динамических характеристик регулируемых электроприводов с использованием современных аналитических методов

оптимизации таких систем по различным критериям.

Большой вклад в развитие теории и практики регулируемого электропривода внесла фирма Siemens. Сотрудниками этой фирмы разработано частотное регулирование координат асинхронного двигателя, основанное на принципе ориентирования по полю двигателя [Blaschke], создана система “Трансвектор’,’ принципы построения которой нашли применение в так называемых векторных системах частотного регулирования координат асинхронных двигателей, предложен метод последовательной коррекции с подчинением координат [Kessler].

Достигнутые в последние годы успехи дают основание предполагать, что получившие широкое распространение в сельском хозяйстве нерегулируемые и регулируемые электроприводы, выполненные на базе электромашинных и магнитных усилителей, а также ионных преобразователей в ближайшей перспективе уступят место регулируемым электроприводам переменного тока, использующим двигатели более простой конструкции и с меньшей металлоемкостью, на основе тиристорных и транзисторных преобразователей частоты.

Другой особенностью развития современного электропривода являются постоянно возрастающие требования к динамическим и точностным характеристикам электропривода. Современные технологии непрерывно усложняют и расширяют функции, связанные с управлением технологическими процессами, что сопровождается усложнением систем управления электроприводами и требует создания систем числового программного управления на базе использования современной вычислительной техники и микропроцессоров. Поэтому правильное определение областей технологического применения аналогового или микропроцессорного управления и задач, которые наиболее эффективно решаются с их помощью, весьма важно.

Третьей особенностью данного этапа

развития считается стремление к созданию унифицированных комплектных электроприводов на основе использования современной микроэлектроники и блочно-модульного принципа. Созданы серии комплектных тиристорных электроприводов постоянного тока широкого круга механизмов, на принципах проектирования которых создаются и системы частотного управления электроприводами переменного тока.

Современные преобразователи частоты имеют высокий КПД (г|>0,95), близкий к единице cos ф. Высокий КПД обусловлен использованием современных полевых (MOSFET) и биполярных (JGBT) транзисторов, предназначенных для работы на мощностях до нескольких МВт и при частотах до десятков КГц.

Указанные особенности автоматизированного электропривода определяют характерную тенденцию в развитии современного машиностроения, заключающуюся в упрощении кинематических схем машин при усложнении и совершенствовании систем управления их электроприводами, а также стремление к конструкционному объединению двигателя и механизма. Одним из проявлений этой тенденции является стремление в машиностроении к использованию без-редукторного электропривода и развитие электроприводов с линейными двигателями, которые позволяют исключить не только редуктор, но и устройства, преобразующие вращательное движение роторов двигателей в поступательное движение рабочих органов машин.

Указанные особенности и тенденции развития позволяют вскрыть резервы энергосбережения и наметить главные пути их реализации.

Основным путем энергосбережения является повышение КПД при сокращении потерь энергии во всех элементах электропривода любыми доступными для реализации в современном сельском хозяйстве средствами:

- путем оптимизации электроприводов по критерию минимума потерь энергии и

технической реализации оптимальных законов; 'К/

- путем управления режимами ра-

боты электроприводов в разомкнутых и замкнутых системах автоматического регулирования с применением полупроводниковых преобразователей; :гЯ

- путем учета и реализации возможностей электропривода на стадии проектирования новых технологических процессов и машин.

Наиболее распространенным в современном сельскохозяйственном производстве является нерегулируемый асинхронный электропривод, в котором для снижения потерь в режиме холостого хода может быть применен простой и недорогой способ снижения напряжения путем переключения обмоток фаз статора с треугольника на звезду. Вместе с тем переход на непрерывное регулирование напряжением позволяет обеспечить дальнейшее снижение потерь. Критериями эффективности при данном виде управления являются либо минимум потерь, либо минимум потребляемого тока, либо минимум потребления мощности.

При частотном регулировании одновременно с частотой должно изменяться и напряжение, законы регулирования которого зависят от типа механической характеристики исполнительного механизма и могут быть реализованы с помощью большинства выпускаемых в настоящее время преобразователей частоты.

Так, замена системы “генератор-двигатель” системой “полупроводниковый преобразователь-двигатель” позволяет экономить около 7% потребляемой энергии и снизить потери в преобразовательном агрегате примерно в 3 раза [1], что в масштабах отрасли дает существенный эффект энергосбережения и повышения энергетической эффективности электропривода.

Наиболее существенных энергетических и экономических эффектов следует ожидать лишь в том случае, если на стадии разработки и проектирования механизм и приводящий его в движение электропри-

вод рассматриваются как единая электромеханическая система, подсистемы которой тесно взаимосвязаны между собой.

Таким образом, рациональное с точки зрения энергопотребления проектирование электроприводов, повышение их КПД, организация управления работой машин и их электроприводов способствуют минимизации непроизводительного потребления электроэнергии и направлены на решение экономических проблем сельского хозяйства, связанных с энергосбережением.

Л.В. Устинова, А.Б. Голик, B.C. Лузев

Литература

1. Ключев В.И.Теория электропривода: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2001. - 704 с.

2. Епифанов А.П., Суслов А.М. Экспериментальная установка по исследованию частотно-управляемого асинхронного электропривода // Энергосбережение, электропривод, эксплуатация электрооборудования и автоматизация технологических процессов в АПК: Сб. науч. тр. / СПб. гос. аграр. ун-т. - СПб., 2000. - С. 78-88.

ВИДЕОКОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЗЕРНОВОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Природно-климатические условия Алтайского края позволяют практически на всей территории выращивать мягкие сорта пшеницы с высоким содержанием клейковины (25-32%), а также такие крупяные культуры, как горох, ячмень, просо, овес и гречиха. Объемы выращивания этих зерновых культур ежегодно растут, так как они легко реализуются на зерно-вом рынке.

Почетно вырастить хороший урожай, но это еще не означает, что в закромах будут хорошие семена, на столе - хороший хлеб, а животные на фермах получат полнорационный комбикорм. Выращенный урожай необходимо убрать, обработать и сохранить. Производство семян сезонно, потребление круглогодично, поэтому сохранение зерна имеет большое значение.

Зерно используют на различные цели: формируются продовольственный, семенной и фуражный фонды. В зависимости от назначения к качеству зерна предъявляются определенные требования. Нормы качества зерна отражены в специальных нормативно-технических документах - стандартах. Стандарт является основным государственным документом, в котором записаны нормы по всем основным показателям качества. Они являются обязательными для сельского хозяйства и отраслей промышленности, перерабатывающих зерно.

Кроме стандартов на нормы качества зерна разработаны также стандарты на методы испытаний и оценки качества, с подробным описанием конкретных методов анализов.

Проведен анализ существующих стандартов с целью выделения показателей качества зерна и продуктов его переработки, определяемых визуально и наиболее трудоемких. Анализ выявил, что показатели качества зерна и продуктов его размола, определяемые по визуальной характеристике, имеют большой удельный вес. Например, в стандарте на пшеницу, (требования при заготовках и поставках) 19 из 29 показателей определяются по визуальной характеристике.

К таким показателям качества относят цвет, размеры, зараженность зерна и продуктов его переработки, стекловидность зерна пшеницы и риса, цвет и размеры засорителей зерна и т.д. Эти показатели качества являются важными как для технологов (при переработке зерна в муку и крупу), так и для потребителей готовой продукции. Определение этих показателей требует от работников производственно-технической лаборатории повышенного внимания, напряжения и вызывает быстрое переутомление зрительных анализаторов.

Результаты исследований позволили сделать следующий вывод: оценка по-