Читайте также:
|
Электрический привод – сравнительно молодая отрасль науки и техники, насчитывающая немногим более столетия с момента практического применения. C начала и почти до конца XIX века для приведения в движение станков и различных механизмов использовались паровые двигатели.
Появление электропривода (ЭП) обусловлено трудами многих отечественных и зарубежных ученых-электротехников. В числе которых отмечаются имена ученых, как датчанин Х. Эрстед, показавший возможность взаимодействия магнитного поля и проводника с током (1820 г.), француз А. Ампер, математически оформивший это взаимодействие в том же 1820 г., англичанин М. Фарадей, построивший в 1821 году экспериментальный электродвигатель. Это отечественные ученые-академики Б.С. Якоби и Э.Х. Ленц, создавшие в 1834 году электродвигатель постоянного тока, а в 1837 году американец Девенпорт построил электродвигатель с более простым коммутатором. В 1838 г. Б.С. Якоби усовершенствовал конструкцию ЭД, в котором практически были заложены все элементы современной электрической машины, и который был испытан на речном катере.
Поэтому 1838 год считается годом рождения электропривода. Однако неэкономичность источника электроэнергии для таких ЭД – гальванической батареи, явились причиной того что, работы Б.С. Якоби и его последователей не получили сразу практического применения.
На основе открытого в 1833 году академиком Э.Х. Ленцем принципа обратимости электрических машин, в 1870 г. Француз З. Грамм создал электрический генератор постоянного тока. Наш соотечественник электротехник В.Н. Чиколев (1845-1898) создает в 1879 году ЭП для дуговых ламп, электроприводы швейной машины (1882) и вентилятора (1886).. Внедряется ЭП постоянного тока в военно-морском флоте. Электропривод проникает в ткацкое производство на подмосковные текстильные фабрики.
Началось использование электропривода в городском транспорте – трамвайные линии в городах Киеве, Казани и Нижнем Новгороде (1892), в Москве (1903) и Петербурге (1907).
Анализ практического опыта использования, систематизация и разработка начал теоретической базы для последующего развития ЭП был выполнен в научном труде крупнейшего электротехника Д.А. Лачинова (1842-1903), опубликованном в 1880 году в журнале "Электричество" под названием "Электромеханическая работа". Поэтому 1880 год – год опубликования научного труда "Электромеханическая работа" считается годом рождения науки об электроприводе.
Наряду с электроприводом постоянного тока развивается и электропривод переменного тока. В 1841 году англичанин Ч. Уитсон построил однофазный синхронный электродвигатель. В 1876 году П.Н. Яб-лочков (1847-1894) разработал несколько конструкций синхронных генераторов, а также изобрел трансформатор. Следующим шагом явилось открытие в 1888 году итальянцем Г. Феррарисом и югославом Н. Теслой явления вращающегося магнитного поля, что положило начало конструированию многофазных электродвигателей.
В 1889 году М.О. Доливо-Добровольским (1862-1919) была разработана трехфазная система переменного тока и асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором (АД КЗ), а несколько позднее – и с фазным ротором. Доливо-Добровольским также были разработаны 3-х фазные синхронный генератор и трансформатор, конструкции которых остаются практически неизменными в наше время. В 1882 была построена первая линия электропередачи переменного тока.
По результатам вышеперечисленных работ был создан наиболее надежный, простой и дешевый электрический двигатель, пользующийся в настоящее время исключительным распространением.
В 1920 г. был разработан план ГОЭЛРО (государственный план электрификации России), предусматривающий сооружение электростанций (в том числе 10 крупных для того времени) общей мощностью 1,75 МВт, и был выполнен к началу 1931 года. Величайшее значение плана ГОЭЛРО было и в создании отечественной электропромышленности – крупнейших, электромашиностроительных заводов: «Динамо» в Москве, «Электросила» в Ленинграде (ныне Санкт-Петербург) и «ХЭМЗ» в Харькове. Был создан крупный всесоюзный электротехнический институт (ВЭИ), была создана система подготовки отечественных специалистов по электротехническим специальностям. В 1922-23гг. в Петербургском электротехническом институте под руководством профессора С.А. Ринкевича была создана кафедра «Электрификации промышленных предприятий», выпускавшая инженеров с таким же наименованием специальности. В 1925г. С.А. Ринкевич создал учебное пособие «Электрическое распределение механической работы» - первый систематизированный труд по теории и практике электропривода.
В 30-е годы XX в. наряду с развитием на базе электрификации различных отраслей промышленности были созданы научные школы по электроприводу: в Ленинграде (проф. Ринкевич С.А. и проф. Попов В.К.), в Москве (проф. Морозов Д.П.) и в Харькове (проф. Аронов Р.Л.). В эти же годы были опубликованы фундаментальные работы по вопросам электрификации промышленности, улучшению энергетических показателей электроприводов и их автоматическому управлению (работы Р.Л. Аронова, С.Н. Вешеневского, Л.Б. Гейлера, А.Г. Голована, Д.П. Морозова, В.К. Попова, С.А. Ринкевича, А.В. Фатеева, В.А. Шубенко и многих других). Последующее развитие ЭП в СССР характеризуется созданием ряда новых систем автоматизированного электропривода в специализированных НИИ и КБ в гг. Москве, Новосибирске, Харькове.
Дальнейшее развитие ЭП связано с развитием силовой преобразовательной техники и комплектных микропроцессорных устройств для систем управления ЭП постоянного и переменного тока. Наиболее перспективным остается асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором – наиболее простой и дешевый преобразователь энергии. Такой ЭП с современными бесконтактными преобразователями частоты, являясь более простым, надежным в эксплуатации, может обеспечить регулирование скорости в большом диапазоне с хорошей динамикой переходных процессов.
Современный автоматизированный электропривод практически полностью отвечает требованиям промышленности, сельского хозяйства и науки по требуемой мощности, диапазону регулирования скорости и плавности ее регулирования. Пределы мощности используемых машин в электроприводах весьма широки – от десятков тысяч киловатт до долей ватт. Так, например, в прокатных станах металлургических предприятий используются электрические машины постоянного тока, а также синхронные двигатели мощностью 30 МВт. Для привода подъемных установок горнодобывающей промышленности применяются синхронные электродвигатели мощностью свыше 5 МВт. В то же время разработаны и применяются микродвигатели с малым диаметром ротора (до 100 мкм) и частотой вращения до 50000 об/мин.
В настоящее время основная цель серийно выпускаемых и вновь разрабатываемых электроприводов направлена в первую очередь на увеличение их надежности, уменьшение массогабаритных показателей, стоимости и эксплуатационных расходов. Основные разработки современных электроприводов проводятся на базе электрических машин переменного тока.
Получили распространение в связи с дальнейшим развитием микропроцессорной техники и силовой полупроводниковой техники на полностью управляемых тиристорах, новых поколений транзисторов новые системы электроприводов:
- для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором – системы фазового управления (регулирование угловой скорости изменением напряжения), частотное регулирование (непосредственный преобразователь частоты, автономный инвертор напряжения, автономный инвертор тока), частотно-токовое управление;
- для асинхронного двигателя с фазным ротором – фазовое управление, частотное управление в режиме машины двойного питания, каскадные схемы, системы с импульсным управлением в цепи выпрямленного тока ротора;
- для синхронных двигателей – частотное управление, частотно-токовое управление, вентильный электропривод.
Для регулируемого электропривода переменного тока появилась необходимость разработки специальных конструкций электрических машин переменного тока с регулированием угловой скорости, отличающихся от серийно выпускаемых асинхронных и синхронных двигателей, предназначенных для работы с постоянной скоростью. Это становится необходимым, в основном, из-за перегрева машин на угловых скоростях, отличных от номинальной скорости.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 75 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |