системы автоматизации
преобразователи частоты, регулятор напряжения, автоматика управления, умный дом, автоматика коттеджей, системы водоснабжения, вентиляции, комплексные системы автоматизации
Оглавление



О компании
 
  • Информация о компании
  •  
  • Технология автоматизации ICAN™
  •  
  • Концептуальный подход к автоматизации производства
  • продукция
    область применения
     
  • Удаленный мониторинг состояния силовых щитов
  • Автоматизированная система водоснабжения и полива
  • Автоматизация системы вентиляции цеха
  • Автоматизированная система управления теплицей
  • Автоматизация линии резки металла
  • Автоматизированная система управления дозаторами
  • Как сделать умный дом бесплатно?
  • технология автоматизации iCAN™
    Аналитический отдел
     
  • Распределенная система управления умным домом
  •  
  • Концепция компании Конвир
  •  
  • Автоматика позиционирования
  •  
  • История электричества
  •  
  • История автоматизированного электропривода
  •  
  • Перспективы развития автоматизированного электропривода
  •  
  • Перспективы использования беспроводных ZigBee - интерфейсов в электроприводе
  • вопрос-ответ

    История автоматизированного электропривода

    Автоматизированный электропривод состоит из электрической машины, преобразователя электроэнергии и системы управления. В настоящее время под системой управления чаще всего подразумевается цифровой контроллер. Первыми в этой связке появились электрические машины. Подготовкой к их созданию явилась вся история электричества (ссылка на статью «история электричества»).
    Первыми появились электрические машины постоянного тока питающиеся от гальванических элементов. Такие электродвигатели даже применялись в промышленных установках – печатных машинах. Первые машины с вращающимся явнополюсным якорем разрабатывались в 1834-1860 годах. Большой вклад в развитие конструкций этих машин принадлежит Б. Якоби. Первый двигатель Якоби показан на рисунке (см. рисунок). Этот двигатель работает по принципу взаимодействия двух комплектов электромагнитов с подвижной и неподвижной рамами. Для создания вращающегося поля использовался коммутатор (см. рисунок).

    Электродвигатель Б.Якоби 1834 года
    Электродвигатель Б. Якоби 1834 года


    Коммутатор двигателя Б.Якоби
    Коммутатор двигателя Б. Якоби
    1-4 – диски коммутатора
    5 – коромысло
    6 – сосуд с ртутью

    Конструкция двигателя Якоби имеет стержневой якорь. Магнитный поток входит в его торец. Конструкцию же кольцевого якоря первым предложил студент Пизанского университета А. Пачинотти. Конструктивно двигатель состоит из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов (см. рисунок). Якорь, имеющий форму стального кольца с зубцами, для уменьшение магнитного сопротивления, крепится на вертикальном валу. На кольце между зубцами наматываются катушки, коммутируемые коллектором внизу вала. Вращающий момент в этом двигателе практически постоянен.

    Электродвигатель А.Пачинотти

    Электродвигатель А. Пачинотти
    1 – электромагниты
    2 – кольцеобразный статор
    3 – кольцевой якорь


    В 1833 году на докладе в Петербургской академии выступил с докладом Э. Ленц. В выступлении ученый сформулировал принцип обратимости электрической машины. Этот принцип следовал из сформулированного им закона, который носит его имя. В след за этим событием появились первые электромеханические генераторы. Был сделан первый шаг к появлению дешевого электричества. В 1856 году во Франции был сконструирован и построен первый мощный генератор для питания дуговых ламп маяков ( см. рисунок). Название «Альянс» совпадает с именем фирмы, организованной для их производства. В течение 1857-1865 годов было выпущено около ста таких машин. Масса одного генератора доходила до 4 тонн. Вращала его паровая машина мощностью до 10 лошадиных сил.


    Общий вид генератора Альянс
    Общий вид генератора «Альянс»
    Следующим этапом было открытие вращающегося магнитного поля и создание асинхронных машин. Опыты с вращающимся полем проводили Д. Араго, В. Бейли, Г. Феррарис. Н. Тесла писал в своей автобиографии, что идея двухфазного асинхронного двигателя родилась у него еще в 1882 году. В области многофазных систем он получил 41 патент. В 1888 году Тесла продал свои патенты по многофазным системам промышленнику Д. Вестингаузу. Именно, Н. Тесла предложил стандартизировать промышленную частоту в 60 Герц (диапазон предложений был от 25 до 133 Герц). Отказ инженеров Вестингауза от этого предложения послужил причиной расставания Н. Теслы с Д. Вестингаузом. Но вскоре именно эта частота была принята в США в качестве стандартной. Схематическая система Теслы представлена на рис (см. рисунок). Однако двухфазная система оказалась неудачной. Значительную долю стоимости установки составляют провода для передачи электроэнергии. Казалось очевидным, что чем меньше количество фаз, тем меньше будет число проводов. Двухфазная система требовала наличия четырех проводов. Тесла предлагал применять трехпроводную систему для передачи двух фаз. Однако это приводило к небольшой экономии, так как один провод должен был быть 1,5 раза больше сечением, чем остальные...

    Схема генератора и двигателя Н.Теслы
    Схема генератора и двигателя Н. Теслы

    В это самое время в Европе разрабатывалась трехфазная система. Её разработкой занимались Ч. Бредли, Ф. Хазильвандер. Наибольших же успехов добился М. Доливо-Добровольский. Именно он предложил конструкцию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и минимальным скольжением в виде беличьего колеса (см. рисунок). Эта конструкция используется по настоящее время. Следующим шагом была замена двухфазной системы (которую кстати поддерживал Э. Симменс) на трехфазную. Она имеет лучшее распределение намагничивающей силы по окружности, меньшее ослабление поля при перекосе фаз, в минимальном варианте требует только трех проводов. Доливо-Добровольский разработал трехфазный генератор с фазным сдвигом токов в 120 градусов. Симметрия системы позволяет сэкономить 25% металла при передаче электроэнергии по трём проводам по сравнению с двумя проводами однофазной системы. Эта очевидная экономия была по-видимому главным аргументом в пользу новой системы. Весной 1889 года был построен первый трехфазный асинхронный двигатель мощностью 100 Ватт (см. рисунок). Для улучшения пуска Доливо-Добровольский предложил фазный ротор асинхронного двигателя.
    Система трехфазного тока решила проблему передачи электроэнергии на большие расстояния, так как не представляла принципиальных затруднений для трансформирования низких напряжений в высокие и наоборот. Для удешевления преобразования Доливо-Добровольский в 1889 году изобретает трёхфазный трансформатор. Потом предлагает другие конструкции (см. рисунок). Конструкция трансформатора с параллельными стержнями сохранилась по настоящее время.

    Варианты ротора асинхронного двигателя М.Доливо-Добровольского
    Варианты ротора асинхронного двигателя М. Доливо-Добровольского
    a – пакет ротора из ферромагнетика
    b – медные щиты
    e – медные прутки, образующие «беличью клетку»


    Первый трехфазный двигатель М. Доливо-Добровольского
    Первый трехфазный двигатель М. Доливо-Добровольского

    Трансформаторы М. Доливо-Добровольского
    Трансформаторы М. Доливо-Добровольского

    а – с радиальным расположением сердечников;
    б, в, г - «призматический» тип;
    д – параллельное расположение стержней в одной плоскости;

    Основные вехи в конструировании электрических машин были сделаны к концу XIX века. Появились промышленные электропривода с постоянной скоростью вращения. Это привело к замене группового привода на индивидуальный. Следует отметить, что этот переход вызывал вначале недоумение и возражения, так как станок с индивидуальным приводом стоил дороже и был сложнее, так что первая четверть ХХ века ознаменовалась борьбой «групповиков» с «индивидуалистами».
    Следующий шаг в науке требовал создание электропривода с изменяемой скоростью вращения. Наибольшего применения в этом плане в мощных приводах нашла система Вард-Леонарда «генератор-двигатель» (см. рисунок). Эта система была довольно громоздкой, но обеспечивала прекрасной регулирование как в статике, так и в динамике. Недостатков у электромашинного преобразователя, естественно, много, но других в то время просто не существовало. Первые статические преобразователи появились с открытием явления электромагнитной эмиссии, и началом производства мощных электровакуумных приборов. В 1935 году А. Иосифьяном в ВЭИ разработана первая версия электропривода с преобразователем на тиратронах. С 1949 года происходит широкое внедрение регулируемых приводов постоянного тока с ртутными выпрямителями. В 50-х годах применения нашли магнитные усилители. В целом эпоха дополупроводниковой техники отмечена следующей тенденцией – асинхронный и синхронный (для больших мощностей) привод применяется в нерегулируемом электроприводе и привод постоянного тока с электромашинным или статическим (тиратронный или ртутный выпрямители, магнитный усилитель) для регулируемого.

    Система Вард-Леонарда (Г-Д)
    Система Вард-Леонарда (Г-Д)

    После изобретения полупроводников на базе первых несовершенных транзисторов (ток 5 А, напряжение 60В) стали разрабатываться схемы питания маломощных двигателей. Радикальные изменения произошли с изобретением мощного полууправляемого ключа – тиристора, созданного в 1955 году усилиями Д. Молла, М. Танненбаума, Д. Голдея и Н. Голоньяка. Тиристоры на киловольты и килоамперы с малым падением напряжения на приборе позволило отказаться от громоздких, ненадежных и неэконмичных ртутных выпрямителей и тиратронов, и полностью перейти на управление двигателями от тиристорного преобразователя. Система ТП-Д (тиристорный преобразователь – двигатель) стала с конца 60-х годов практически единственным техническим решением автоматизированного электропривода. Автоматика состояла в те годы из релейно-контакторных схем и аналоговых модулей, формирущих нужные передаточные характеристики. Электрическая машина дополнилась статическим преобразователем энергии.
    В начале 70-х годов в США был создан первый однокристальный четырехразрядный микропроцессор INTEL 4004. Началась эра микропроцессорной техники. Силовая электроника тоже не стояла на месте. Появились мощные высоковольтные транзисторы на килоамперные токи и киловольтные напряжения. Стало возможным практического использования дискретных систем управления. Тиристоры – полууправляемый вентиль сменился силовым транзистором, а затем IGBT модулем. Коллекторная машина постоянного тока заменяется дешевым, не имеющим щеток и коллектора, асинхронным короткозамкнутым двигателем. Автоматизированный электропривод теперь состоит из асинхронной электрической машины с короткозамкнутым ротором, преобразователя частоты со звеном постоянного тока, со скалярным или векторным управлением, и управляющим контроллером.
     
     
        Компания «Конвир»
    комплексные системы автоматизации
    ул. Ленинская слобода, д.26, стр.1
    тел.: (495) 744-28-49
    отдел продаж: [email protected]


    сайт веб дизайнера - ideashunter
    Преобразователь частоты высокого напряжения