解读电气传动技术的发展现状及趋势


今天就由液压展小编为你解读电气传动技术的发展现状及趋势 

电气传动的概念是指,电动机将电能转换成机械能,然后带动生活生产设备、交通工具等物品运行。电动机于19世纪被创造出来,是人类生产史上的一项重要发明。由于其能较方便地分配和传输电能,电动机的电能可方便控制,因此电动机具有运行效率高、使用方便等优点。目前,电动机已经成为大部分机械实现传动的主要方式,所以电动机传动为工业化生产奠定了基础。经历了几十年的研究,现在电动机已经完成自动化的蜕变过程,但是因为现代科技信息技术、智能化技术不断发展,电气传动技术正面临着一场前所未有的大改革,一些先进技术,例如传感技术、微电子技术以及电力电子技术等研究融入到了该领域,这三者负责推动大电子体系进行升级换代,最终有利于电气传动技术跨入全信息化、智能化时代。

1 电气传动控制的主要手段是数据通信与数字控制

机械控制是电气传动最早采用的手段,在后来的发展中逐渐被电子控制与电气控制替代。而且电子控制被采用频率较高,主要有数字控制与模拟控制两种。从20世纪70 年代开始,集成电路微处理器被大规模采用与商业领域,其具备成本低、耗能少、功能强大、较可靠等优势。它的采用将电子传动控制技术推上了一个新的台阶,正式把微处理器作为现代化电气传动控制器的核心技术。当前,最常用的微处理器有:数字信号处理器、精简指令集计算机、单片机以及专用集成电路等,因此,计算机控制的传动设备,除了具备一般的数值计算功能以外,还存在数值运算与逻辑判断的作用外。总的来说,在传动技术方面,数字控制与模拟控制比较有两个较明显的优势:1)数字控制器可以进行模拟控制不能实现的相对比较复杂的控制措施;2)数字控制系统能够自主完成故障诊断,实现故障诊断的智能化。

2 电力电子变换器成为物质/能量流河信息流间的连接口

电力电子变换器作为物质/能量流和信息流间的必需联系纽带,若是不存在电力电子的交换,就不可能存在弱电控制强电的接口,而信息根本不能转化为可以用于技术控制的信号。现阶段的电子电力传动技术正处于发展的高峰时期,许多新的电力电子变换技术与器件不断地被创造出来。归纳起来,当前的电力电子器件已经经历了3个发展阶段:1)SCR;2)GTO与GTR;3)IGBT。但是现在的市场上供应最广泛的是IGBT,该器件的电流容量及电压非常有限,通常只能供中、小容量而且低电压的传动器使用。大容量而且高电压的传动器,通常采用GTO。然而GTO运行的可靠性不高,据此问题,很多企业着手研制新型的高压功率开关器件。目前成功研制出来的有:IGCT、IEGT和3 300~6 000V的IGBT等,这些器件足以供中压及大容量的电气传动使用。未来电力电子器的发展趋势是模块化、高频化、集成化、改善封装等,全部拟采用SIC等新材料。这一趋势为电气传动技术实现智能化以及信息化打下了坚实的基础。

3直流传动逐渐被可控的交流电气传动逐步取代

实际中,先后发明了直流电气传动与交流电气传动。而在20世纪中,由于直流传动具备更加优越的可控性,其被广泛应用于工业领域。性能高的可调节速度传动器通常都采用直流电机,而不变速的传动器多采用交流电机,者逐渐成为20世纪工业领域内公认的应用格局。一直到20世纪70年代后期,因为高效的交流变频传动技术被成功研发,又因为其具备直流传动所没有的多项优势,例如构造比较简单、可控性高、效率高、成本低、维护简便等,直流传动逐渐被可控的交流电气传动逐步取代了。目前主要是沿着3个趋势发展:一是普通性能的节能调整速度用户工艺调速;二是高性能的交流调速技术;三是极度高速与特大容量的交流传动。在国外,交流传动技术发展得极为迅速,我国则处于初始阶段。交流传动的节能效果相当可观,因为在电气传动的实际应用中,泵、风机及压缩机的电动机耗能大概为40%,而变频调速仅为5%左右,因此在发展持续性的国民经济过程中,采用交流传动更加符合国情,需要进一步推广。

但是采用变频调速技术的范围增广以后,还存在一些设计观念上的问题。过去很长一段时间,设计电动机的时候,大多主要考虑起动转矩,将其作为一个设计的出发点。因为启动电阻增加了,起动的转矩也随之增加。启动设备的时候,磁场会对转子产生强切割,从而产生集肤反应,将转子的电流排出外绕组,这样就增大了外绕组电阻,启动电阻也大,足以保障转矩启动。由此一来,增大了转子的尺码,同时定子的尺码也会增大,这相当于增加了材料用量,重量也增加。采用了变频调速,频率发生从高到低的变化,电动机的起动转矩当然也会跟着变大。在此基础上,电动机的设计就可以摆脱起动转矩的许多限制,并依照新的要求或者按变频调速的具体设计情况来进行考虑。这样不但能够提升电动机的效率,还能促进电动机向小型化发展。这就是目前电气传动技术的重要发展趋势。

随着社会经济领域以及信息科技领域的不断发展,我国的电气传动技术也会随着更加先进、更加实用,朝着高信息化和高智能化的方向发展,而为了更好地管理电气传动的各种技术,网络化的控制的管理技术将会广泛应用,为我国的工业发展做出巨大的贡献。

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