Electromecanotronica

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 9 octombrie 2021; verificarea necesită 1 editare .
Știința
Electromecanotronica (EMT)
electromecanica inteligenta
Subiect de studiu mașini electrice combinate cu componente electronice.
Perioada de origine Anii 80 ai secolului XX
Direcții principale Proiectare de mașini electrice combinate cu întrerupătoare electronice;
Optimizarea convertoarelor electromecanotronice;
Compatibilitatea electromagnetică a mașinilor electrice cu convertoare electrice.
Auxiliar disciplinelor Mașini electrice , Electronică de
putere , Acționare electrică .
Centre de cercetare Laborator de probleme de electromecanotronica [[Chuvash State University|CSU ]];
Centrul științific și educațional „Tehnologii electromecanotronice de automatizare și economisire a energiei” ISPU
Oameni de știință semnificativi

Yu. P. Koskin; M. V. Pronin; S. G. German-Galkin;

D. A. Dar, A. K. Arakelyan, A. A. Afanasiev, Yu. S. Smirnov, V. I. Domrachev, S. K. Lebedev, A. R. Kolganov

Electromecanotronica este o ramură a științei și tehnologiei asociată cu dezvoltarea teoriei și tehnologiei sistemelor automate de conversie a energiei electromecanice , create prin combinarea funcțională și constructivă a convertoarelor electromecanice cu componente electronice [1] .

Profesorul MAI Dar D. A. a considerat electromecanotronica ca fiind o ramură a electromecanicii care a apărut ca urmare a integrării electromecanicii și electronicii. [2] . Academicianul Glebov I. A. a recunoscut electromecanotronica ca o direcție științifică independentă asociată cu sinteza mașinilor electrice și a dispozitivelor semiconductoare . [3]

O nouă direcție de electromecanică, creată de profesorul Koskin Yu.P., a fost dezvoltată în lucrările lui Pronin M.V. , Buta , Smirnov Yu.4][D.A. , Popova V. V. [6] și alții. Profesori ai Universității de Stat Chuvash A. K. Arakelyan și A. A. Afanasiev lucrează cu succes în domeniul numit electromecanica intelectuală sau electromecanotronica de mulți ani . [7] [8]

Despre termenul

Termenul de „electromecanotronică” a fost format [9] prin combinarea termenilor „ electromecanică ” și „ electronică ”. Un element obișnuit al termenului în cuvintele complexe „electromecanică” și „electromecanotronică” este cuvântul „ mecanică ”, care este scris în transcriere rusă ca „mekhan”. Transcrierea în limba engleză folosește notația „Electromechatronics” . Prin urmare, în publicațiile în limba rusă, sintagmele „electrocatronică” și „electrocatronică” sunt folosite ca echivalent.

Termenul „electromecanotronică” este folosit pentru a desemna ramura științei și tehnologiei asociată cu electronizarea dispozitivelor tehnice numite convertoare electromecanice și considerate în electromecanică . Electronizarea este combinația de traductoare electromecanice cu instrumente și dispozitive electronice numite componente electronice . Componentele electronice fac ca conversia energiei electromecanice să fie controlată automat, oferind o combinație funcțională de procese energetice și informaționale.

Electromecanotronica este o direcție științifică și tehnică în domeniul micromașinilor electrice asociată cu crearea de mașini electrice inteligente care se pot adapta la condițiile reale de funcționare și se pot schimba modurile de funcționare conform unui program dat. [6]

Echipa de dezvoltatori TUSUR , condusă de profesorul Yu . , [12]

Istorie

Conceptul de „electromecanotronica” a fost propus pentru prima dată pentru a fi utilizat de profesorul Universității Electrotehnice de Stat din Sankt Petersburg „LETI” Yu. P. Koskin în 1986. [13]

Recunoașterea oficială a electromecanotronicii a avut loc în octombrie 1987 la prima conferință științifică și tehnică a întregii Uniuni despre electromecanotronica [14] . Ulterior, au avut loc Seminarul științific și tehnic al întregii uniuni (1989) [15] și a doua Conferință științifică și tehnică (1991). [16] [17] Sub conducerea academicianului I. A. Glebov s-au desfășurat I-a și a 2-a conferințe științifice și tehnice din întreaga Uniune despre electromecanotronica . [3]

În februarie 1989, în cadrul Consiliului științific și tehnic al întregii uniuni, a avut loc o reuniune în care profesorii Bortsov Yu. A. ( LETI ), German-Galkin S. G. (LITMO), Ilyinsky N. F. (MPEI), Koskin Yu. P. ( LETI), Sokolovsky G. G. (LETI), Yunkov M. G. (VNII Elektroprivod). În cadrul întâlnirii a fost discutată terminologia electromecanotronicei și acționării electrice. S-au convenit conceptele de „electromecanotronică”, „convertor electromecanotronic” și „acționare electrică”.

Din februarie 1989 până în aprilie 1992, în Casa de propagandă științifică și tehnică din Leningrad (LDNTP) a funcționat „Seminarul permanent de electromecanotronică” Îmbunătățirea mașinilor și convertoarelor electrice bazate pe utilizarea tehnologiei microprocesoarelor.

În 1997, a avut loc Conferința Internațională de Electromechanotronică. [18] La conferință au participat oameni de știință străini precum Sakae Yamamura (academician, profesor la Universitatea din Tokyo ), T.Wolbank ( Universitatea Tehnologică, Viena ), A.Dell'Aquilla, E.Montarulli, P.Zanchetta (Polotechnico). di Bari, Italia), C.Rasmunssen (Universitatea Aalborg, Danemarca), E.Ritchie (Institutul de Tehnologie Energetică, Danemarca). Printre oamenii de știință ruși s-au numărat V. V. Hrușciov ( Universitatea de Stat de Instrumentare Aerospațială din Sankt Petersburg ) , A. Yu (NIIElektromash).

În 2010, în numerele nr. 1 (21), partea 2 și nr. 2 (22) ale revistei „Rapoartele Universității de Stat din Tomsk de sisteme de control și radioelectronică”, în articolele profesorului Yu. M. Osipov „Despre dezvoltarea conceptului de „mecatronică” și „Manipulatoare electromecatronice cu mai multe coordonate ale echipamentelor tehnologice” a fundamentat conceptul de „electrocatronică” ca dezvoltarea mecatronicii pe baza „dispozitivelor de acționare”, „combinatorică cinematică cu mai multe coordonate” și „inteligentă”. Control".

La 30 noiembrie 2011 a avut loc la LETI un seminar [19] , unde s-a audiat referatul „Electromecanotronics and its connection with electric drive and mecatronics”. La discuție au participat șefi de catedre și profesori Tomasov V. S. (Șeful Departamentului de Inginerie Electrică și Sisteme Electromecanice de Precizie ET și PEMS, ITMO), Hollandtsev Yu. A. (Șeful Departamentului de Tehnologii Calculatoare Integrate în Industrie ICTP SPbSPU) , Kozyaruk A E. (Șeful Departamentului de Inginerie Electrică și Electromecanică a Universității de Stat din Sankt Petersburg), Prokofiev G. I. (Șeful Departamentului de Robotică și Automatizare a Sistemelor Industriale, LETI), Sokolovsky G. G. (LETI).[ semnificația faptului? ]

Concepte de bază

Un convertor electromecanotronic  este un sistem automat de conversie a energiei electromecanice, creat prin combinarea funcțională și constructivă a unui convertor electromecanic cu componente electronice pentru conversia parametrilor electrici, control, diagnosticare și protecție.

GOST R50369-92 definește conceptul de „ acționare electrică cu un convertor electromecanotronic ”: „ O acționare electrică cu un convertor electromecanotronic este o acționare electrică care conține un dispozitiv care combină un convertor electromecanic cu componente electronice de control, diagnosticare și protecție care asigură funcționarea acestuia. ."

Într-un convertor electromecanotron ca sistem automat, două subsisteme pot fi distinse prin caracteristici funcționale:

Subsistemul energie  este o parte a unui convertor electromecanotron care combină un convertor electromecanic cu componente electronice în scopuri energetice și asigură fluxul proceselor de conversie a energiei electromecanice care îndeplinesc scopul și puterea de ieșire specificată a convertorului electromecanotron.

Subsistemul informațional  este o parte a unui convertor electromecanotronic care combină dispozitivele de control, diagnostic și protecție cu componente electronice în scop informativ și asigură derularea proceselor energetice conform unei legi date cu precizia necesară.

Componentele electronice în scopuri energetice sunt dispozitive și dispozitive care oferă o modificare a parametrilor energiei electrice, precum și comutatoarele de putere într-un convertor electromecano-mecanotron. Exemple de componente electronice pentru utilizarea energiei: dispozitive electronice , redresoare , invertoare , convertoare de frecvență , dispozitive de comutare .

Componente electronice în scop informativ - dispozitive și dispozitive care asigură primirea, stocarea, conversia și transmiterea informațiilor într-un convertor electromecanotron. Dispozitivele subsistemelor informaționale sunt formate din componente electronice și alte dispozitive utilizate în mod tradițional în automatizări, acționare electrică automată , sisteme de control automat .
Exemple de componente electronice în scop informativ: amplificatoare cu tranzistori , dispozitive de informare a impulsurilor, convertoare digital-analogic și analog-digital , microprocesoare , calculatoare .

Printre conceptele generale de electromecanotronică asociate cu utilizarea combinată a mai multor convertoare electromecanotronice (două sau mai multe) se numără un sistem electromecanotronic și un complex electromecanotronic.

Sistem electromecanotron  - un set de convertoare electromecanice și componente electronice de uz comun din punct de vedere funcțional și structural; Profesorul V. V. Popov dă următoarea definiție: „un sistem electromecanotronic este un traductor electromecanic integrat structural cu sisteme electronice complexe”. [6]

Complexul electromecanotron - un set de convertoare electromecanotron , unite printr-un scop comun.

Conceptele și definițiile luate în considerare sunt comune pentru electromecanotronica ca știință tehnică. Pe baza acestora, se dezvoltă o terminologie specială, ținând cont de domeniul de tehnologie în care se creează convertoare electromecanotron. Conceptele particulare ale electromecanotronicei iau în considerare scopul, precum și caracteristicile funcționale și de proiectare ale convertoarelor electromecanotronice în inginerie electrică, aparate și instrumente, energie electrică și acționări electrice, aviație, robotică etc.

Exemple de traductoare electromecanotronice

Pe schema bloc a unui motor fără perii ca convertor electromecanotron, partea de informații (subsistemul) este evidențiată cu albastru, iar partea de energie este evidențiată în roșu.

UU - dispozitiv de control
EEU - dispozitiv electronic de putere
EMP - convertor electromecanic
D - senzor de poziție a rotorului

În cazul unui motor fără perii, dispozitivul de control este un convertor de coordonate, a cărui intrare primește tensiunea de comandă a motorului (săgeata stânga) și informații despre valoarea instantanee a unghiului de rotație a rotorului (săgeata de jos). Ca dispozitiv electronic de energie, se folosește un invertor de tensiune (tranzistor sau tiristor) sau un amplificator liniar de putere (tranzistor, numai pentru puteri mici). Un convertor electromecanic într-un motor fără perii este o mașină sincronă, în acest caz una trifazată. Senzorul de poziție a rotorului poate fi un senzor de unghi sinusoidal sau un encoder.

Conectarea electromecanotronicii cu acţionarea electrică şi mecatronica

După gradul de subordonare sau interdependență, electromecanotronica (EMT), acționarea electrică (ED) și mecatronica (MT) pot fi plasate în ordinea EMT EP MT. Dispozitivele tehnice corespunzătoare acestor științe sunt plasate similar: EMTP EP MM, unde EMTP este un convertor electromecanotronic, EP este o acționare electrică, MM este un modul mecatronic.

Declarațiile de mai sus înseamnă că convertoarele electromecatronice sunt utilizate ca parte a unei acționări electrice, iar o acționare electrică, la rândul său, poate fi o parte integrantă a unui modul mecatronic.

Un convertor electromecanotronic (EMTP) constă dintr-un dispozitiv electronic de putere (EED), un convertor electromecanic (statorul și rotorul sunt prezentate separat pentru a sublinia sarcina principală a EMTP - controlul automat al conversiei energiei electrice în energie mecanică și invers. ), un subsistem informațional (IPS). EEU, statorul și rotorul convertorului electromecanic (S EMF și R EMF) formează subsistemul energetic al convertorului electromecanotronic.

Subsistemul de informații (IPS) pe baza semnalelor de la sistemul de control al acționării electrice și a semnalelor de la subsistemul de energie (adică de la EEU și convertorul electromecanic) controlează comutarea întrerupătoarelor de alimentare ale EEU.

Într-un caz particular, este posibil să nu existe o separare explicită între IPS și SUEP, totuși, în funcție de scopul funcțional, o astfel de separare poate fi întotdeauna stabilită.

Teoria unei acționări electrice diferă de teoria convertoarelor electromecanotronice în primul rând prin aceea că conectează un convertor electromecanic, precum și un convertor electromecanotronic cu un actuator (IM), asigurând funcționarea EMTP în interesul IM, adică , controlând mișcarea IM în vederea implementării procesului tehnologic.

Mecatronica ca știință asigură dezvoltarea obiectelor sub formă de sisteme MM sau mecatronice, combinând EMF, EMTP, EP și alte dispozitive tehnice în carcasele lor structurale pentru a asigura mișcarea de precizie controlată de computer a unui obiect mecatronic.
Combinarea unui motor EMTP și a unui IM într-o unitate electrică sau MM, a unui generator EMTP cu motor principal într-un grup electrogen și unități generatoare într-o centrală electrică, precum și formarea altor sisteme tehnice bazate pe un EMTP este sinergică în sensul că este interpretat în mecatronică: toate elementele și nodurile constitutive din EMT, EP și MT nu doar se completează reciproc, ci sunt combinate în așa fel încât sistemele formate EMTP, EP, MM și mecatronice dobândesc proprietăți calitativ noi. O acționare electrică (ED), inclusiv un convertor electromecanotronic (EMTP), un mecanism de transmisie (PM), un actuator (IM), un sistem de control al acționării electrice controlat de computer (SUEP), atunci când sunt combinate funcțional și constructiv, este un modul mecatronic (MM).

Diferențele dintre electromecanotronica și mecatronică

  1. Într-un convertor electromecanotronic, subsistemul energie (EPS) și subsistemul informațional (IPS) sunt combinate pentru a asigura conversia energiei (electrică în mecanică sau mecanică în electrică) cu cea mai mare eficiență și fiabilitate posibile [9] . În modulul mecatronic, procesele energetice și informaționale sunt combinate pentru a atinge un alt scop, și anume, implementarea unei legi date de control al mișcării unui actuator (AM) [20] .
  2. În mecatronică, se creează module și sisteme mecatronice care implementează mișcarea și funcționarea specificată a corpurilor de lucru folosind antrenări pneumatice, hidraulice și electrice, motoare cu ardere internă, turbine cu gaz și abur, adică mașini de natură fizică variată, corespunzătoare diferitelor secțiuni. de mecanică [21] , [22] . În electromecanotronica se consideră doar acele dispozitive care utilizează mișcarea conductorilor și a elementelor feromagnetice în câmpuri magnetice și electrice [2] în scopul conversiei energiei electromecanice și al achiziției de informații.
  3. Convertizoarele electromecatronice și sistemele electromecatronice pot fi utilizate în modulele și sistemele mecatronice ca componente [21] . Acționările electrice create pe baza convertoarelor electromecanotronice sunt utilizate în mecatronică mai des decât alte acționări (acționări pneumatice sau hidraulice).
  4. Modulele și sistemele mecatronice includ corpuri de lucru (actuatoare), convertoarele electromecatronice nu conțin corpuri de lucru.
  5. Mecatronica presupune, ca principală caracteristică, utilizarea controlului computerizat [23] . În convertoarele electromecanotronice, toate dispozitivele electronice cunoscute sunt folosite ca componente electronice, dar computerele, de regulă, nu sunt utilizate.
  6. Este indicat să se pregătească specialişti în electromecanotronica în cadrul unor specialităţi cunoscute: electromecanica, aparatura electrică de măsură, aparatura electrică [9] . Pregătirea specialiştilor în mecatronică [24]trebuie organizată ţinând cont de ramura tehnologiei pentru care sunt pregătiţi: robotică, construcţii de maşini-unelte, avioane, rachete, construcţii navale etc
Criteriul de comparare Electromecanotronica Mecatronică
Funcționalitatea convertorului/modulului Control electromecanic al conversiei puterii pentru a optimiza convertorul pentru precizie, eficiență, fiabilitate Implementarea unei anumite legi de mișcare a actuatorului cu o precizie dată
Structura convertizorului/modului în ceea ce privește pornirea servomotorului Convertorul electromecanotronic nu conține un actuator Actuatorul este inclus in structura modulului mecatronic
Subordonarea reciprocă a convertorului electromecatronic și a modulului mecatronic Un convertor electromecatronic nu poate conține un modul mecatronic Modulul mecatronic poate fi construit folosind un convertor electromecatronic. Dar există module construite pe baza altor tipuri de convertoare (acționări pneumatice și hidraulice)
Utilizarea controlului computerului Nu da
Specialități sau direcții de pregătire a specialiștilor Electromecanica, Echipamente electrice de masura, aparate electrice Robotică, mașini-unelte etc.

Electromecanotronica azi

Universitățile din Rusia și din țările învecinate , conducând formarea în electromecanotronica Centre de electromecanotronica

Vezi și

Literatură

Cărți Articole

Link -uri

Note

  1. Enciclopedie electrotehnică în 4 volume / Cap. ed. A.F. Dyakov. - Editura MPEI, 2010. - T. 4. - S. 178. - 261 p.
  2. 1 2 Dar D.A. Fundamentele electromecanicii: manual. indemnizatie. - M. : MAI, 1996. - S. 4. - 486 p. — ISBN 5-7035-0587-9 .
  3. 1 2 Istoria electrotehnicii / Ed. I. A. Glebova. - Editura MPEI, 1999. - S. 229. - 524 p. - ISBN 5-7046-0421-8 .
  4. Dar D.A. Mașini electrice fără contact: manual. indemnizatie .. - M . : Scoala superioara, 1990. - 416 p. — ISBN 5-06-000719-7 .
  5. Domrachev V.G., Smirnov Yu.S. Sisteme de poziționare digital-analogice (convertoare electrocanotronice). — M .: Energoatomizdat, 1990. — 240 p. — ISBN 5-283-01528-9 .
  6. 1 2 3 Voldek A.I., Popov V.V. Mașini electrice. Introducere în electromecanică. Mașini și transformatoare de curent continuu: manual pentru universități. - Sankt Petersburg. : „Petru”, 2008. - S. 10, 82. - 320 p. - ISBN 978-5-496-01380-8 .
  7. Nesterin V. A. Cartea lui Arakelyan A. K., Afanasyev A. A. „Mașini electrice cu supape în sistemele de control ale acționărilor electrice” // Electricitate. - 2009. - Nr 5 . - S. 66 .
  8. A.K. Arakelyan, A.A. Afanasiev. Mașini electrice cu supape în sisteme de acționări electrice controlate. - Manual. indemnizaţie pentru universităţi: În 2 vol. - M . : Vyssh. şcoală, 2006. - ISBN 5-7677-0998-X .
  9. 1 2 3 Koskin Yu.P., Samokhvalov D.V. Despre terminologia si pregatirea specialistilor in electromecanotronica.  // Izvestiya SPbGETU "LETI". - 2013. - Nr. 1 . - S. 57-65 . — ISSN 2071-8985 .
  10. Osipov Yu.M., Vasenin P.K. Medvedev D.A. Modul de mișcare electromecatronică cu arc. — rapoartele TUSUR. - 2008. - Nr. 1 (17). - S. 58-62 ..
  11. Osipov Yu.M., Vologdin B.Ya. Manipulatoare electromecatronice multicoordonate ale echipamentelor tehnologice. — rapoartele TUSUR. - 2010. - Nr. 2 (22). - S. 127-129 ..
  12. Osipov Yu.M., Zaichenko T.N., Shepelenko M.G., Shcherbinin S.V. Metodologie de creare a sistemelor de mișcare electromecatronică cu mai multe coordonate. — rapoartele TUSUR. - 2012. - Nr 2 (26). Partea 2. - S. 242-245 ..
  13. Yu.P. Koskin. Optimizarea caracteristicilor dinamice ale mașinilor electrice // Izvestiya LETI: Sat. științific tr .. - L . : Leningrad. Inginerie Electrică in-t im. V.I.Ulyanova (Lenin), 1986. - Numărul. 373 . - S. 3-8 .
  14. Rezumate ale I-a Conferință științifică și tehnică a întregii uniuni privind electromecanotronica. Leningrad, 21-23 octombrie 1987. L.: BAN SSSR, 1987
  15. Seminar științific și tehnic la nivelul întregii Uniuni privind electromecanotronica. Rezumate ale rapoartelor. - L. : BAN SSSR, 1989. - 205 p.
  16. A 2-a Conferință științifică și tehnică din întreaga Uniune privind electromecanotronica. - LDNTP, 1991. - T. 1. - 116 p.
  17. A 2-a Conferință științifică și tehnică din întreaga Uniune privind electromecanotronica. - LDNTP, 1991. - T. 2. - 137 p.
  18. I-a Conferință Internațională (III-a All-Russian) de Electromecanotronica. Actele conferinței .. - Sankt Petersburg. : GETU, 1997. - 335 p.
  19. Departamentul de Inginerie Electrică și Sisteme Electromecanice de Precizie. Știri. (link indisponibil) . Consultat la 18 iunie 2013. Arhivat din original pe 14 iunie 2013. 
  20. Standardul educațional de stat federal al educației profesionale superioare în direcția pregătirii 221000 Mecatronică și Robotică. - M. , 2009. - 29 p.
  21. 1 2 D. P. Geraskin. TEHNOLOGIA MECATRONICĂ ÎN SARCINIILE DE AUTOMATIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE DE PRODUCȚIE: manual pentru studenții specialității 220301 „Automatizarea proceselor și producției tehnologice” (link inaccesibil) . Syktyvkar: SLI (2011). Preluat la 11 mai 2013. Arhivat din original la 4 martie 2016. 
  22. Grupul SKF. Rulmenti de rulare/Mecatronica . Preluat la 11 mai 2013. Arhivat din original la 17 mai 2013.
  23. Ishii T., Shimoyama I., Inoue, Hirose M. și colab. Mechatronics. / Traducere din japoneză Maslennikov S.L., editată de V.V. Vasilkov.- Mir, 1988. - 318 p.
  24. Vladimir V. Vantsevici. Educație în mecatronică // Editori: David Bradley, David W. Russell Mecatronica în acțiune Studii de caz în mecatronică – Aplicații și educație. - Springer-Verlag London Limited, 2010. - P. 200 . - ISBN 978-1-84996-079-3 .
  25. Electromecanotronica [Text]: metoda de studiu. complex pentru special 220301-Automatizarea proceselor tehnologice și a producției (pe industrie): specializări - Automatizarea proceselor tehnologice ale centralelor termice / AmGU, En.f. ; comp. A. N. Rybalev. - Blagoveshchensk: Editura Amur. stat un-ta, 2007. - 144 p.
  26. Glazunov V. F., Repin A. A. „Sinteza și modelarea matematică a unui antrenament electric sincron cu un sistem digital de control sinergic” // Inginerie electrică, 2009. Nr. 2. p. 7 - 13.
  27. Motoare cu supape | Departamentul EMTEP | Facultatea de Inginerie Electrică | Universitatea de Stat Chuvash ÎN. Ulyanov (link inaccesibil) . Consultat la 30 decembrie 2012. Arhivat din original la 18 martie 2013. 
  28. Institutul Energetic | Departamente (link inaccesibil) . Data accesului: 30 decembrie 2012. Arhivat din original pe 4 martie 2016. 
  29. Departamentul de automatizare acționare electrică (link inaccesibil) . Data accesului: 30 decembrie 2012. Arhivat din original pe 4 martie 2016.