Заключение

Появление в России электротехники, как самостоятельной отрасли прикладной науки, можно отнести к средине ХVIII в. Закономерности развития элементной базы электроэнергетики, электромеханических систем обусловлены важнейшими открытиями и изобретениями в области электротехники.

Совершенствование теории и практики электрического привода и ЭМС, развитие их технических средств определялось потребностью промышленности в рабочих машинах, обеспечивающих постоянный рост производительности труда и автоматизацию производственных процессов.

Развитие электрического привода во многом определило основные особенности научно-технической революции – электрификацию промышленности и сферы услуг, широкую автоматизацию производственных установок и технологических процессов.

Возрастание требуемой мощности машин и агрегатов в различных отраслях промышленности потребовало развития электроэнергетики.

С развитием промышленности резко возросли требования к электротехническим устройствам и ЭМС в отношении повышения единичной мощности, энергетических показателей, перегрузочной способности, качества регулирования выходных координат, удобства обслуживания, надежности и долговечности работы. Эти тенденции заметно изменили приоритеты развития ЭМС, особенно в пользу улучшения его потребительских свойств, введения и усовершенствования сервисных функций и элементов интеллекта, в частности, адаптации к изменению окружающей среды, расширенного контроля состояния, диагностики, защиты, индикации и визуализации. Реализация этих дополнительных функций системами автоматизированного электропривода стала возможной благодаря применению новой элементной базы, силовой полупроводниковой техники, принципов цифрового управления и микропроцессорной реализации управляющих устройств.

Большое внимание в настоящее время уделяется развитию и расширению областей применения ЭМС с регулируемыми электроприводами переменного тока. По своей физической природе и конструктивным особенностям регулируемые приводы с электрическими двигателями переменного тока и полупроводниковыми преобразователями обладают большими потенциальными возможностями для создания принципиально новых конструкций машин, обеспечивающих дальнейшую интенсификацию и оптимизацию производственных процессов, улучшение условий труда и рост производительности труда, экономию трудовых и энергетических ресурсов. Однако для использования этих возможностей необходимо располагать высокоэффективными техническими средствами и совершенными алгоритмами автоматического управления. Поэтому построение качественных, удовлетворяющих современным требованиям систем управления технологическими установками, оснащённых современным электроприводом, представляет сложную научно-техническую проблему.

Повышение единичной мощности и широкое внедрение ЭМС в промышленность определяет проблемы их электромагнитной совместимости, взаимодействия с питающей сетью, внедрения энергосберегающих технологий. Для комплексного решения этих проблем перспективной может оказаться идея реализации электроприводов переменного тока с активными выпрямителями. Преобразователи частоты с активными выпрямителями, работающими в режиме широтно-импульсной модуляции, обеспечивают благоприятную форму токов двигателя и сетей, режимы рекуперации энергии торможения в питающую сеть, регулирования коэффициента мощности на входе преобразователя.

Анализ показывает, что на развитие и совершенствование регулируемых электроприводов с двигателями переменного тока в ближайшее время наибольшее влияние будет оказывать общая тенденция расширения применения энергосберегающих технологий в самых различных отраслях производства. Внедрения регулируемых электроприводов даёт существенный экономический эффект благодаря экономии электрической энергии. Опыт внедрения регулируемого электропривода взамен нерегулируемого показывают, что экономия электроэнергии составляет: для центрифуг до 50 %, для компрессоров от 40 до 50 %, вентиляторов до 30 %, для насосных агрегатов до 25 %. При замене в этих механизмах нерегулируемых электроприводов регулируемыми приводами капиталовложения окупаются за время от 6 до 24 месяцев. Причем, благодаря постоянному снижению стоимости электронных компонентов и повышению цены энергоносителей, срок окупаемости этих проектов в перспективе будет уменьшаться.

Развитие микропроцессорных средств ЭМС в настоящее время продолжается в направлении повышения вычислительной мощности и быстродействия контроллеров при снижении их стоимости. Тенденция развития микропроцессорных систем управления связана с совершенствованием однокристальных микроконтроллеров, ориентированных к задачам регулирования координат в реальном масштабе времени и имеющих интегрированные в кристалл периферийные устройства: аналого-цифровые преобразователи, мультиплексоры, формирователи ШИМ-сигналов, быстродействующие дискретные устройства ввода и вывода параллельного и последовательного типа.

В последнее время существенно расширились понятия технического уровня и качества электротехнических и электромеханических устройств и систем, которое включает в себя не только традиционные показатели, но и удобство для потребления сервисного обслуживания, оперативность оказания технической помощи, доступность запасных частей и т.д. Это определяет необходимость развития и совершенствование инжинирингового сопровождения разработок современных электроэнергетических и электротехнических систем.

Энергетическая наука в настоящее время развивается, решая актуальные проблемы и задачи, направленные на совершенствование энергетических установок, сетей и систем. При этом решаются задачи:

а) совершенствование способов получения, преобразования, передачи, распределения и рационального использования энергоресурсов и электроэнергии;

б) создание новых методов и средств получения энергии и преобразование её различных видов в электрическую;

в) разработка направлений развития энергетики и электрификации, а также исследование природы и свойств больших развивающихся систем электроэнергетики.

В практическом плане развитие электроэнергетики происходит в следующих основных направлениях:

а) увеличение единичной мощности генераторов и электростанции, что приводит к снижению стоимости 1 кВт установленной мощности;

б) значительное повышение надежности электроснабжения потребителей, что обуславливает повышение интегральной производительности и эффективности работы предприятий;

в) повышение экономичности работы различных типов электростанций, благодаря более эффективному использованию мощности ГЭС и применению более экономичных режимов работы ТЭС.

Мощность электроэнергетических систем непрерывно возрастает, что усложняет задачи управления. Обеспечение высокой надежности в электроэнергетике требует создания высокоэффективных систем защит и автоматики электроэнергетических систем, развития технических средств автоматизации диспетчерского и технологического управления, а также совершенствования средств передачи технологической информации в энергосистемах.

Стратегическими целями развития отечественной электроэнергетики является решение проблемы энергетической безопасности, являющейся составной частью национальной безопасности России. Для этого развитие электроэнергетики должно обеспечить:

а) гарантию надежного энергоснабжения предприятий и населения страны электроэнергией;

б) повышение эффективности использования энергоресурсов за счет использования энергосберегающих технологий;

в) повышение эффективности функционирования энергетических систем;

г) уменьшение вредного воздействия энергетической отрасли на окружающую среду.

При этом необходимо существенно расширить использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии там, где это экономически выгодно: ветроустановок для удаленных потребителей; солнечных установок для отопления и горячего водоснабжения; выходов геотермальных вод; установок по производству биогаза из отходов животноводства.

Развитие электроэнергетики в настоящее время направлено на рациональное применение существующих энергетических запасов, а в будущем – на оптимальное использование новых альтернативных источников энергии. В отдалённой перспективе самым большим резервом получения энергии является использование термоядерного синтеза с применением изотопов водорода.

Для комплексного решения перспективных проблем, отличающихся новизной и технической сложностью, необходимы специалисты, подготовка которых должна осуществляться с учетом последних достижений в области электроэнергетики и электротехники, электромеханических устройств, теории управления, силовой электроники, программируемых контроллеров и микропроцессорных систем.

Значительная роль в подготовке высококвалифицированных специалистов, способных решать сложные задачи в области электроэнергетики и электротехники, выполнять перспективные разработки и внедрять их в производство, отведена высшим учебным заведениям нашей страны, осуществившим переход на двухуровневую систему подготовки бакалавров и магистров в соответствии с ФГСО ВПО третьего поколения.