Значение электропривода в народном хозяйстве и основные направления его дальнейшего развития

Между электровооруженностыо труда и его про­изводительностью существует прямая зависимость: за пос­ледние десятилетия производительность общественного тру­да в промышленности повышается приблизительно на столько процентов, на сколько повышается его электро­вооруженность. В связи с этим большое значение для промышленности приобретают вопросы, связанные с развитием электропривода. Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооруженности труда и является благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов основным и главным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов.

Если сравнить мускульную работу человека и работу электрической машины, то получится разительный эффект. В течение рабочего дня один человек может при помощи мускульной энергии выработать около 1 кВт-ч. Отметим: кстати, что стоимость 1 кВт-ч энергии, полученной от мощной гидроэлектростанции, составляет не более 1 коп. В высокоэлектрифицированных отраслях промышленности установленная мощность электродвигателей в среднем на одного рабочего составляет 4—5 кВт, что при семичасо­вом рабочем дне дает потребление в 28—35 кВт-ч. Это означает, что рабочий управляет механизмами, работа которых за смену эквивалентна работе 28—35 чел. Для отдельных рабочих-новаторов производства, а также для рабочих, управляющих сложными агрегатами, эти соотноше­ния значительно выше.

Рост электрификации и автоматизации и создание на этой базе более совершенных машин ведут к огромному повыше­нию производительности труда. Поэтому при решении вопроса о рациональном электроприводе было бы непра­вильно исходить только из чисто энергетических сообра­жений, т. е. оценивать привод только с точки зрения по­требления энергии на единицу продукции. Конечно, борьба за экономию электроэнергии требует уменьшения расхода энергии и является дополнительным источником энергети­ческих ресурсов в промышленности. Однако решающим фактором в оценке электропривода является его влияние на производительность рабочей машины и себестоимость продукции. Себестоимость единицы продукции определя­ется по формуле

А = (а + б + в + г)/Б,

где а — затраты на сырье; б — затраты на рабочую силу; в — затраты на электроэнергию; г — накладные расходы; Б — общее количество продукции, выработанное за время, к которому отнесены составляющие числителя.

С увеличением продукции Б растут пропорционально и затраты на сырье а, но затраты на рабочую силу б и накладные расходы г возрастают значительно меньше, а стоимость электроэнергии в играет относительно малую роль, составляя всего лишь 3—8 % общей суммы числи­теля.

Решающим является то, что правильно спроектирован­ный электропривод увеличивает количество продукции Б, т. е. приводит к увеличению знаменателя приведенного выше выражения и определяет, таким образом, снижение себестоимости продукции. Широкое внедрение рациональ­ного электропривода коренным образом изменяет условия производственной работы, повышая производительность, улучшая качество продукции и облегчая труд рабочего. В этом состоит существенное значение электропривода для народного хозяйства.

Отечественная техника в короткие сроки создает образцы электропривода более совершенные, а развитие советской теории электропривода обеспечивает правильный путь в решении основных проблем и вопросов.

Современный автоматизированный электропривод представляет собой сложную электромеханическую систему, которая управляет, например, мощными, в несколько десятков тысяч киловатт, аэродинамическими трубами, где осуществляется моделирование условий, аналогичных тем, какие возникают в полете летательных аппаратов, или реверсивными прокатными станами, в которых двигатели постоянного тока мощностью каждый в 10 000 кВт более 1000 раз в течение 1 ч, т. е. примерно за каждые 3 с, ме­няют свое направление вращения, обеспечивая автомати­чески прокатку заготовки. Основные блоки системы управ­ления прокатным станом реализуют: ввод данных, слеже­ние за материалом, регистрацию измеряемых данных про­цесса прокатки, автоматическую адаптацию и оптимальное по времени регулирование процесса и другие функции. В режиме адаптации используются УВМ.

Автоматизация управления станами горячей прокатки с помощью УВМ позволяет выпускать продукцию высокого качества. Кроме увеличения производительности труда и улучшения качества продукции в результате применения УВМ высвобождается большое число обслуживающего персонала.

Автоматизированный электропривод развивает колос­сальные мощности для сообщения значительной скорости, высокой маневренности и большой надежности огромным морским и океанским судам различного назначения. На­конец, автоматизированный электропривод — это силовая энергетическая основа мощных экскаваторов, магистраль­ного электрического транспорта, уникальных металлоре­жущих станков, огромных радиотелескопов и т. д., управ­ляемых с помощью систем автоматики, обеспечивающих оптимальные режимы работы.

Пределы использования по мощности современного элек­тропривода весьма велики — от десятков тысяч киловатт в единичном двигателе до долей ватта.

Для привода доменных воздуходувок применяются двигатели переменного тока мощностью до 50 МВт. Такие двигатели могут иметь частоту вращения до 3000 об/мин.

В измерительной, информационной технике, специаль­ном приборостроении используются двигатели мощностью в сотые доли ватта.

Диапазон изменения номинальных частот вращения также имеет весьма широкие пределы. Так, известны безредукторные электроприводы, частота вращения которых составляет единицы и десятки оборотов в минуту. С дру­гой стороны, в специальных испытательных стендах, пре­цизионных металлорежущих станках и в других объектах в настоящее время применяются высоко- и сверхскоростные (до 200 000 об/мин) бесконтактные электродвигатели пере­менного тока, управляемые тиристорными преобразовате­лями частоты.

Системы автоматического управления электроприводами постоянного и переменного тока, в которых используются все достижения полупроводниковой техники, а также возможности электронной вычислительной техники, поз­воляют существенно упростить конструкции производствен­ных механизмов, повысить их точность и поднять произ­водительность, т. е. способствовать техническому прогрессу.

Использование средств дискретной техники в системах управления приводами постоянного тока расширяет диа­пазон регулирования скорости до (10000—15000):1 и выше.

Широкая автоматизация механизмов на базе следящих систем электроприводов, систем с цифровым программным управлением и средств комплексной автоматизации — обширная и весьма важная развивающаяся область авто­матизированного электропривода. Иллюстрацией резуль­тата такой автоматизации может служить быстрая и точ­ная отработка команд по заранее предусмотренной про­грамме на небольшом фрезерно-расточно-сверлильно-резьбонарезном станке с цифровым программным управлением. Станок, представляющий собой по существу небольшой обрабатывающий центр, предназначен для выполнения с помощью шести шпинделей на револьверной головке автоматического фрезерования, расточки, зенкования и нарезания резьбы. Выбор операций и управление всеми функциями осуществляется без вмешательства оператора системой программного управления по трем координатам с заданием программы на перфорированной ленте.

В машинах-автоматах будущего, в которых будут широко использованы возможности автоматизированного электропривода, должен развиваться принцип адаптации, т. е. автоматического приспособления к изменению усло­вий работы и выработки оптимального режима.

В условиях массового и крупносерийного производ­ства, где применяются поточные линии, роль автоматизи­рованного электропривода приобретает особое значение. Такие автоматические линии включают большое число

электроприводов, объединенных сложной системой управ­ления, обеспечивающей интенсифицированный режим ра­боты, логическую бесперебойную последовательность управ­ления.многочисленными механическими, гидравлическими и электрическими устройствами.

Комплексная автоматизация других объектов, напри­мер поточно-транспортных систем, доменного и прокат­ного производства, бумагоделательных агрегатов и т. д. на базе широкого применения автоматизированного элек­тропривода с использованием УВМ, способствует повыше­нию производительности труда, улучшению качества про­дукции.

Развитие автоматического управления электроприво­дами ведет к совершенствованию конструкций машин, коренным изменениям технологического процесса, к даль­нейшему техническому прогрессу в промышленности, сель­ском хозяйстве, транспорте и т. п.

Дата добавления: 2014-12-25