电机作为工业生产中的核心设备,其与配套设备的协同作用对于整体效能至关重要。特别是在节能环保的大背景下,安徽皖南电机等企业的电机控制系统技术不断进步,成为业界关注的焦点。
首先,我们来看电机控制系统的分类。安徽皖南电机等企业的电机控制系统主要分为速度控制和位置控制两大类。速度控制系统,即传统电气传动系统,广泛应用于机械、矿山、冶金、化工、纺织、造纸、水泥、交通等行业。而位置控制(伺服)系统,也被称为运动控制系统,在国际上应用广泛,如导航系统、雷达天线、数控机床、加工中心、机器人、打印机、复印机、磁记录仪、磁盘驱动器、自动洗衣机等。
接下来,我们探讨电机用量的占比格局。从19世纪90年代初至20世纪60年代末,电力工业发展中,同步电机几乎承担了全部电能的输出,而60%至70%的电能则通过各类电机被利用。在电机用电中,交流电机占据约80%,其中大部分为异步电机直接驱动。在剩余的20%高性能传动系统中,直流电机因其控制简单、调速平滑、性能优良而占据主导地位。然而,直流电机结构中的机械换向器和电刷,使其存在一些难以克服的固有缺陷,如成本高、维护困难、寿命短、单机容量和*高电压受限等。实际上,自20世纪30年代起,不少国家便开始研究无换向器电机控制系统。
石油危机推动了电机的发展。20世纪70年代初,全球石油危机爆发,工业发达国家投入大量人力、财力研究节能措施。研究发现,风机、泵类负载占据电机用电量的一半以上,通常通过阀门和挡板调节流量或压力,其拖动电机工作在恒速状态,导致大量电能浪费。若通过改变电机转速调节风量或流量,在保持压力不变的情况下,一般可节电20%至30%。在工业化国家,经济型交流电机调速装置已大量应用于此类负载,成为重要的节能手段。
随着电力电子技术和微电子技术的快速发展,高性能交流电机控制系统也应运而生。经过近十几年的不断努力,其性能得到显著提升,成本也在下降。人们期望随着技术的不断成熟,交流电机控制系统将在几乎所有工业应用领域取代直流电机控制系统。
*后,我们关注交流电机控制系统的开发方向及应用。由于交流电机控制系统具有诸多突出优点,国内外大学和公司纷纷投入大量人力、财力进行研究,并在20世纪80年代推出了系列商品化交流电机控制系统。我国众多单位也在研究、开发和引进交流电机控制系统的技术、元器件和装备。为进一步提高交流电机控制系统的性能,研究工作正围绕以下方面展开,部分项目已取得较好应用。
- 采用新型电力电子器件和脉宽调制(PWM)控制技术;
- 应用矢量控制技术及现代控制理论;
- 广泛应用计算机控制技术;
- 开发新型电机和无机械传感技术。