Производство, Технология - Интегрированный интеллектуальный электропривод с микропроцессорным управлением

Технология

В настоящее время в России для крестьян, держащих от 1 до 5 коров, бытовой сепаратор-сливкоотделитель является основным средством для переработки молока. Однако широко применяемый в бытовой технике коллекторный электродвигатель не позволяет обеспечить достаточную надежность и долговечность. Время непрерывной работы сепаратора с коллекторным электродвигателем ограничено (30...40 мин), так как при работе коллекторный электродвигатель сильно нагревается, и требуется время для его остывания. При заклинивании вала такой электродвигатель сгорит менее чем через 30 с. Поэтому электропривод с коллекторным электродвигателем, как правило, отрабатывает всего один-два сезона и выходит из строя. При снижении напряжения в сети до 200 вольт и менее, что в сельских районах не редкость, сепаратор на базе коллекторного двигателя из-за снижения оборотов двигателя перестает выполнять свою основную функцию - разделение молока на сливки и обрат. Кроме того, коллекторный двигатель не экологичен из-за выделения вредной щеточной пыли.

Решением этих проблем и станет настоящий проект, направленный на создание интегрированного индукторного электропривода.

Быстрое развитие индустрии производства электронных компонентов в последнее десятилетие дало мощный импульс разработкам в области регулируемых электроприводов. Объединение современных возможностей микропроцессорного управления, силовой электроники на основе IGBT-транзисторов и новой конструкции электродвигателя индукторного типа позволяет создать концептуально новый электропривод, превосходящий традиционный коллекторный электропривод.

В ходе реализации проекта планируется разработка и постановка на производство электропривода индукторного типа в новом интегрированном исполнении.

За счет объединения в едином конструктивном модуле микропроцессорной системы управления, силовой электроники и собственно двигателя будут достигнуты компоновочные свойства привода, которые позволят его применение вместо коллекторного в сепараторах, выпускаемых различными предприятиями России. В результате открывается возможность отдельного производства электроприводов индукторного типа и их поставки производителям сепараторов.

Предлагаемый интегрированный индукторный электропривод сепаратора-сливкоотделителя, обеспечивая широкий диапазон рабочих частот вращения, имеет преимущества перед существующим коллекторным по ряду показателей: надежность, ресурс, регулируемость, независимость оборотов от напряжения сети, экологичность. При этом содержание меди в индукторном двигателе значительно меньше, чем в коллекторном.

В предлагаемом участниками интегрированном индукторном электроприводе применены новые конструктивные и технологические решения, а именно:

    -уменьшены размеры магнитопровода; -применена новая конструкция датчика положения ротора, позволяющая исключить операции настройки датчика; -разработано новое интегрированное исполнение размещены в едином конструктивном модуле ИД и электронный блок; - предлагается конструкция, позволяющая предельно упростить процесс сборки электропривода.

В блоке управления установлен микропроцессор, который управляет электродвигателем и режимами работы сепаратора. Использование такого типа привода в сепараторе позволит, не останавливая процесса сепарирования, изменять свойства сливок, т. е. изменяя обороты привода можно получать жидкие или густые сливки. Кроме того, микропроцессор позволяет защитить двигатель от сгорания обмотки из-за заклинивания ротора, которое может произойти по различным причинам.

Магнитная система однофазного индукторного электродвигателя выполняется с двумя полюсами, на каждом из которых выполнено по два зубца. Статорная обмотка выполнена в виде двух катушек, изготовленных на пластмассовом каркасе, внутри каркаса между зубцами установлен стартовый магнит, который обеспечивает стартовую позицию ротора. Магнитопровод ротора имеет шесть зубцов, обмотка отсутствует. Пакет ротора заливается пластмассой и полностью изолирован от вала, а статор размещен в пластмассовых щитах, что обеспечивает второй класс защиты по безопасности. На роторе выполнены зубцы датчика положения, которые взаимодействуют с блоком управления. В блоке управления установлен микропроцессор, в который зашита программа управления электродвигателем и режимы работы сепаратора: четырехкратная проба повторного пуска при отказе запуска, отключение привода при увеличении момента сопротивления в случае сильного износа подшипников или чрезмерного небаланса барабана сепаратора, медленный разгон привода в течение двух минут, поддержание числа оборотов привода с точностью до одного оборота в минуту, обеспечение работоспособности при снижении питающего напряжения до 150 В, ограничение максимального числа оборотов при любом значении питающего напряжения.

Анализ нормативно-производственных и потребительских параметров показал, что по конкурентоспособности предлагаемый интегрированный индукторный электропривод превосходит аналог, что свидетельствует о целесообразности коммерциализации проекта его разработки и производства.

Благодаря улучшению потребительских свойств привода появится возможность достижения годового объема производства и продаж, как минимум, до 40...50 тыс. электроприводов. При этом большая часть продукции будет поставляться на предприятия по производству сепараторов в другие регионы России, а так же появится возможность поставки на экспорт (в частности, в Турцию).

В процессе реализации проекта предполагается получить следующие технико-экономические показатели, параметры и характеристики объекта разработки:

    - высокие характеристики по надежности и минимальную стоимость для регулируемых индукторных электроприводов бытовой техники; - стабильность выходных характеристик электроприводов в диапазоне изменения напряжения от 150 В до 250 В; - повышение коэффициента полезного действия привода по сравнению с существующими аналогами на 5...10 %; - радиопомехи, создаваемые электроприводами при нормальной эксплуатации, не должны превышать значений, допускаемых ГОСТ 23511-79.

Таким образом, будут улучшены потребительские свойства значительной части сепараторов на российском рынке. Благодаря большому ресурсу индукторных двигателей (примерно в 10 раз выше, чем у коллекторных) будет достигнута существенная экономия меди, электротехнической стали, электроэнергии и трудовых затрат для страны.

Похожие статьи




Производство, Технология - Интегрированный интеллектуальный электропривод с микропроцессорным управлением

Предыдущая | Следующая