Tiede | |
Sähkömekanotroniikka (EMT) | |
---|---|
älykäs sähkömekaniikka | |
Opintojen aihe | sähkökoneet yhdistettynä elektronisiin komponentteihin. |
Alkuperäkausi | XX vuosisadan 80-luku |
Pääsuunnat | Sähkökoneiden suunnittelu
yhdistettynä elektronisiin kytkimiin; Sähkömekanotronisten muuntimien optimointi ; Sähkömuuntimilla varustettujen sähkökoneiden sähkömagneettinen yhteensopivuus . |
Ylimääräinen tieteenaloilla |
Sähkökoneet , Tehoelektroniikka , Sähkökäyttö . _ |
Tutkimuskeskukset |
Sähkömekanotroniikan ongelmalaboratorio [[Chuvash State University|CSU ]]; Tieteellinen ja koulutuskeskus "Automaation ja energiansäästön sähkömekanotroniset tekniikat" ISPU |
Merkittävät Tiedemiehet |
Yu. P. Koskin; M. V. Pronin; S. G. German-Galkin; D. A. But, A. K. Arakelyan, A. A. Afanasiev, Yu. S. Smirnov, V. I. Domrachev, S. K. Lebedev, A. R. Kolganov |
Sähkömekanotroniikka on tieteen ja teknologian ala, joka liittyy sähkömekaanisen energian muuntamisen automaattisten järjestelmien teorian ja tekniikan kehittämiseen ja joka on luotu sähkömekaanisten muuntimien ja elektronisten komponenttien toiminnallisella ja rakentavalla yhdistelmällä [1] .
Professori MAI Mutta D. A. piti sähkömekanotroniikkaa sähkömekaniikan osana , joka syntyi sähkömekaniikan ja elektroniikan yhdistämisen seurauksena. [2] . Akateemikko Glebov I. A. tunnusti sähkömekanotroniikan itsenäiseksi tieteelliseksi suunnaksi, joka liittyy sähkökoneiden ja puolijohdelaitteiden synteesiin . [3]
Pronin M.V. , Buta , Smirnov Yu..4][D.A. , Popova V.V. [6] ja muiden teoksissa kehitettiin uusi sähkömekaniikan suunta, jonka loi professori Koskin Yu.P.. Chuvashin osavaltion yliopiston professorit A. K. Arakelyan ja A. A. Afanasiev ovat työskennelleet menestyksekkäästi alalla nimeltä älyllinen sähkömekaniikka tai sähkömekanotroniikka useiden vuosien ajan . [7] [8]
Termi "elektromekanotroniikka" muodostettiin [9] yhdistämällä termit " sähkömekaniikka " ja " elektroniikka ". Yleinen termielementti monimutkaisissa sanoissa "elektromekaniikka" ja "elektromekanotroniikka" on sana " mekaniikka ", joka on kirjoitettu venäjän transkriptiossa nimellä "mekhan". Englanninkielisessä transkriptiossa käytetään merkintää "Electromechatronics" . Tästä syystä venäjänkielisissä julkaisuissa ilmaisuja "elektromekatroniikka" ja "elektromekatroniikka" käytetään vastaavina.
Termiä "elektromekanotroniikka" käytetään osoittamaan tieteen ja teknologian alaa, joka liittyy sähkömekaanisiksi muuntimiksi kutsuttujen teknisten laitteiden elektronisointiin ja jota käsitellään sähkömekaniikassa . Elektronisointi on sähkömekaanisten muuntimien ja elektronisten instrumenttien ja elektronisten komponenttien yhdistelmä . Elektroniset komponentit ohjaavat sähkömekaanista energian muuntamista automaattisesti, mikä tarjoaa toiminnallisen yhdistelmän energia- ja tietoprosesseja.
Sähkömekanotroniikka on tieteellinen ja tekninen suunta sähköisten mikrokoneiden alalla, joka liittyy älykkäiden sähkökoneiden luomiseen, jotka voivat mukautua todellisiin käyttöolosuhteisiin ja muuttaa toimintatiloja tietyn ohjelman mukaan. [6]
TUSUR - kehittäjäryhmä , jota johtaa professori Yu . [12]
"Sähkömekanotroniikan" käsitettä ehdotti ensimmäisenä Pietarin valtion sähköteknisen yliopiston LETI professori Yu. P. Koskin vuonna 1986. [13]
Sähkömekanotroniikan virallinen tunnustaminen tapahtui lokakuussa 1987 ensimmäisessä koko unionin tieteellisessä ja teknisessä sähkömekanotroniikan konferenssissa [14] . Myöhemmin pidettiin liittovaltion tieteellinen ja tekninen seminaari (1989) [15] ja toinen tieteellinen ja tekninen konferenssi (1991). [16] [17] Ensimmäinen ja toinen liittovaltion sähkömekanotroniikkaa koskeva tieteellinen ja tekninen konferenssi pidettiin akateemikko I. A. Glebovin johdolla . [3]
Helmikuussa 1989 liittovaltion tieteellisen ja teknisen neuvoston puitteissa pidettiin kokous, jossa professorit 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). Kokouksessa keskusteltiin sähkömekanotroniikan ja sähkökäytön terminologiasta. Sovittiin käsitteistä "sähkömekanotroniikka", "sähkömekanotroninen muuntaja" ja "sähkökäyttö".
Helmikuusta 1989 huhtikuuhun 1992 Leningradin tieteellisen ja teknisen propagandan talossa (LDNTP) työskenteli "pysyvä seminaari sähkömekanotroniikasta" Sähkökoneiden ja muuntimien parantaminen mikroprosessoriteknologian käyttöön perustuen.
Vuonna 1997 pidettiin kansainvälinen sähkömekanotroniikan konferenssi. [18] Konferenssiin osallistuivat ulkomaiset tutkijat, kuten Sakae Yamamura (akateemikko, Tokion yliopiston professori ), T.Wolbank ( teknologinen yliopisto, Wien ), A.Dell'Aquilla, E.Montarulli, P.Zanchetta (Polotechnico). di Bari, Italia), C.Rasmunssen (Aalborgin yliopisto, Tanska), E.Ritchie (Institute of Energy Technology, Tanska). Venäläisiä tutkijoita olivat V. V. Hruštšov ( Pietarin osavaltion ilmailu- ja avaruusalan instrumentointiyliopisto ) , A. Yu (NIIElektromash).
Vuonna 2010 "Tomskin valtion ohjausjärjestelmien ja radioelektroniikan yliopiston raportit" -lehden numeroissa 1 (21), osissa 2 ja 2 (22) professori Yu. M. Osipovin artikkeleissa käsitteiden "mekatroniikka" ja "teknisten laitteiden monikoordinaattiset sähkömekatroniset manipulaattorit" kehittäminen perusti käsitteen "elektromekatroniikka" mekatroniikan kehityksenä "käyttölaitteiden", "kinemaattisen monikoordinaattisen kombinatoriikan" ja "älykkäiden laitteiden" pohjalta. ohjaus”.
30.11.2011 LETI:ssä pidettiin seminaari [19] , jossa kuultiin raportti "Elektromekanotroniikka ja sen yhteys sähkökäyttöön ja mekatroniikkaan". Keskusteluun osallistuivat laitosten päälliköt ja professorit Tomasov V. S. (sähkötekniikan ja tarkkuussähkömekaanisten järjestelmien ET ja PEMS laitoksen johtaja, ITMO), Hollandtsev Yu. A. (teollisuuden integroitujen tietokonetekniikoiden laitoksen johtaja ICTP SPbSPU) , Kozyaruk A E. (Pietarin osavaltion yliopiston sähkötekniikan ja sähkömekaniikan laitoksen johtaja), Prokofjev G. I. (teollisten järjestelmien robotiikan ja automaation osaston johtaja, LETI), Sokolovsky G. G. (LETI).[ tosiasian merkitys? ]
Sähkömekanotroninen muunnin on automaattinen sähkömekaanisen energian muunnosjärjestelmä, joka on luotu sähkömekaanisen muuntimen ja elektronisten komponenttien toiminnallisella ja rakentavalla yhdistelmällä sähköparametrien muuntamiseksi, ohjaus, diagnostiikka ja suojaus.
GOST R50369-92 määrittelee käsitteen " sähkökäyttö sähkömekanotronisella muuntimella ": " Sähkömekanotroniisella muuntimella varustettu sähkökäyttö on sähkökäyttöinen käyttö, joka sisältää laitteen, joka yhdistää sähkömekaanisen muuntimen elektronisiin ohjaus-, diagnostiikka- ja suojakomponentteihin, jotka varmistavat sen toiminnan ."
Sähkömekanotronimuuntimessa automaattisena järjestelmänä voidaan erottaa kaksi alajärjestelmää toiminnallisilla ominaisuuksilla:
Energiaosajärjestelmä on osa sähkömekanotronista muuntajaa, joka yhdistää sähkömekaanisen muuntimen sähköisiin komponentteihin energiatarkoituksiin ja varmistaa sähkömekaanisten energian muunnosprosessien kulkua, joka täyttää sähkömekanotronimuuntimen tarkoituksen ja määritellyn lähtötehon.
Tietoalijärjestelmä on osa sähkömekanotronista muuntajaa, joka yhdistää ohjaus-, diagnostiikka- ja suojalaitteet elektronisiin komponentteihin tiedotustarkoituksessa ja varmistaa energiaprosessien kulun tietyn lain mukaisesti vaaditulla tarkkuudella.
Energiakäyttöön tarkoitetut elektroniset komponentit ovat laitteita ja laitteita, jotka mahdollistavat sähkön parametrien muutoksen sekä sähkömekano-mekanotronimuuntimen tehokytkimien kytkemisen. Esimerkkejä energiakäyttöön tarkoitetuista elektronisista komponenteista: elektroniset laitteet , tasasuuntaajat , invertterit , taajuusmuuttajat , kytkinlaitteet .
Elektroniset komponentit tiedotustarkoituksiin - laitteet ja laitteet, jotka mahdollistavat tiedon vastaanottamisen, tallentamisen, muuntamisen ja siirron sähkömekanotronimuuntimessa. Tietoalajärjestelmien laitteet muodostuvat elektronisista komponenteista ja muista perinteisesti automaatiossa käytetyistä laitteista, automatisoidusta sähkökäytöstä , automaattisista ohjausjärjestelmistä .
Esimerkkejä elektronisista komponenteista tiedotustarkoituksiin: transistorivahvistimet , pulssitietolaitteet, digitaali-analogia- ja analogia-digitaalimuuntimet , mikroprosessorit , tietokoneet .
Useiden sähkömekanotronisten muuntimien (kahden tai useamman) yhdistettyyn käyttöön liittyvien sähkömekanotroniikan yleisten käsitteiden joukossa ovat sähkömekanotroninen järjestelmä ja sähkömekanotroninen kompleksi.
Sähkömekanotronijärjestelmä - joukko toiminnallisesti ja rakenteellisesti yhteiskäyttöisiä sähkömekaanisia muuntimia ja elektronisia komponentteja; Professori V. V. Popov antaa seuraavan määritelmän: "Sähkömekanotroninen järjestelmä on sähkömekaaninen muunnin, joka on rakenteellisesti integroitu monimutkaisiin elektronisiin järjestelmiin." [6]
Sähkömekanotronikompleksi - joukko sähkömekanotronimuuntimia , joita yhdistää yhteinen tarkoitus.
Käsitellyt käsitteet ja määritelmät ovat yleisiä sähkömekanotroniikalle teknisenä tieteenä. Niiden perusteella kehitetään erityinen terminologia, jossa otetaan huomioon tekniikan ala, jolla sähkömekanotronimuuntimia luodaan. Tietyissä sähkömekanotroniikan käsitteissä otetaan huomioon sähkömekanotronisten muuntimien käyttötarkoitus sekä toiminnalliset ja suunnitteluominaisuudet sähkötekniikassa, laitteissa ja instrumenteissa, sähkö- ja sähkökäytöissä, ilmailussa, robotiikassa jne.
Hiiliharjattoman moottorin lohkokaaviossa sähkömekanotronimuuntimena tietoosa (alijärjestelmä) on korostettu sinisellä ja energiaosa punaisella.
UU - ohjauslaite
EEU - elektroninen teholaite
EMP - sähkömekaaninen muuntaja
D - roottorin asentoanturi
Harjattomassa moottorissa ohjauslaite on koordinaattimuunnin, jonka tuloon saa moottorin ohjausjännitteen (vasen nuoli) ja tiedon roottorin pyörimiskulman hetkellisestä arvosta (nuoli alanuoli). Elektronisena energialaitteena käytetään jännitteen invertteriä (transistori tai tyristori) tai lineaarista tehovahvistinta (transistori, vain pienitehoisille). Sähkömekaaninen muunnin harjattomassa moottorissa on synkroninen kone, tässä tapauksessa kolmivaiheinen. Roottorin asentoanturi voi olla sini-kosinikulma-anturi tai anturi.
Alisteisuuden tai keskinäisen riippuvuuden asteen mukaan sähkömekanotroniikka (EMT), sähkökäyttö (ED) ja mekatroniikka (MT) voidaan sijoittaa EMT EP MT -järjestykseen.
Näitä tieteitä vastaavat tekniset laitteet on sijoitettu samalla tavalla: EMTP EP MM, jossa EMTP on sähkömekanotroninen muunnin, EP on sähkökäyttö, MM on mekatroninen moduuli.
Yllä olevat väitteet tarkoittavat, että sähkömekatronisia muuntimia käytetään osana sähkökäyttöä, ja sähkökäyttö puolestaan voi olla kiinteä osa mekatroniikkamoduulia.
Sähkömekanotroninen muunnin (EMTP) koostuu elektronisesta teholaitteesta (EED), sähkömekaanisesta muuntimesta (staattori ja roottori on esitetty erikseen korostamaan EMTP:n päätehtävää - sähköenergian muuntamisen automaattista ohjausta mekaaniseksi energiaksi ja päinvastoin ), tietoalijärjestelmä (IPS). EEU, sähkömekaanisen muuntimen (S EMF ja R EMF) staattori ja roottori muodostavat sähkömekanotronikon muuntimen energiaosajärjestelmän.
Tietoalijärjestelmä (IPS) ohjaa sähkökäytön ohjausjärjestelmän signaalien ja energiaosajärjestelmän (eli EEU:n ja sähkömekaanisen muuntimen) signaalien perusteella EEU:n tehokytkimien kytkentää.
Tietyssä tapauksessa IPS:n ja SUEP:n välillä ei välttämättä ole selvää eroa, mutta toiminnallisen tarkoituksen mukaan tällainen erottelu voidaan aina tehdä.
Sähkökäytön teoria eroaa sähkömekanotronisten muuntimien teoriasta ensisijaisesti siinä mielessä, että se yhdistää sähkömekaanisen muuntimen sekä sähkömekanotronisen muuntimen toimilaitteeseen (IM), mikä varmistaa EMTP:n toiminnan IM:n edun mukaisesti, eli , joka ohjaa infrastruktuurin kulkua teknologisen prosessin toteuttamiseksi.
Mekatroniikka tieteenä takaa objektien kehittämisen MM- tai mekatronisten järjestelmien muodossa yhdistäen EMF:n, EMTP:n, EP:n ja muut tekniset laitteet rakenteellisiin kuoriinsa, jotta saadaan aikaan tietokoneohjattu mekatronisen kohteen tarkkuusliike.
EMTP-moottorin ja IM:n yhdistäminen sähkökäyttöön tai MM:iin, EMTP-generaattori voimanlähteellä generaattorisarjassa ja generaattoriyksiköt voimalaitoksessa sekä muiden EMTP-pohjaisten teknisten järjestelmien muodostaminen on synergististä. mielessä, että sitä tulkitaan mekatroniikassa: kaikki EMT:n, EP:n ja MT:n muodostavat elementit ja solmut eivät vain täydennä toisiaan, vaan ne yhdistetään siten, että muodostuneet EMTP-, EP-, MM- ja mekatroniikkajärjestelmät saavat laadullisesti uusia ominaisuuksia. Sähkökäyttöinen käyttö (ED), johon kuuluu sähkömekanotronimuunnin (EMTP), voimansiirtomekanismi (PM), toimilaite (IM), tietokoneohjattu sähkökäyttöinen ohjausjärjestelmä (SUEP), kun ne yhdistetään toiminnallisesti ja rakentavasti, on mekatroninen moduuli (MM).
Vertailukriteeri | Sähkömekanotroniikka | Mekatroniikka |
---|---|---|
Muuntimen/moduulin toimivuus | Sähkömekaaninen tehonmuunnosohjaus optimoimaan muuntimen tarkkuutta, tehokkuutta ja luotettavuutta varten | Toimilaitteen tietyn liikelain toteuttaminen tietyllä tarkkuudella |
Muuntimen/moduulin rakenne toimilaitteen päällekytkemisen kannalta | Sähkömekanotroninen muuntaja ei sisällä toimilaitetta | Toimilaite sisältyy mekatroniikkamoduulin rakenteeseen |
Sähkömekatronisen muuntimen ja mekatronisen moduulin keskinäinen alisteisuus | Sähkömekatroninen muunnin ei voi sisältää mekatroniikkamoduulia | Mekatroninen moduuli voidaan rakentaa sähkömekatronisella muuntimella. Mutta on olemassa moduuleja, jotka on rakennettu muuntyyppisten muuntimien (pneumaattisten ja hydraulisten käyttöjen) perusteella. |
Tietokoneohjauksen käyttö | Ei | Joo |
Erikoisalat tai asiantuntijoiden koulutussuunnat | Sähkömekaniikka, Sähköiset mittauslaitteet, sähkölaitteet | Robotiikka, työstökoneet jne. |