8-900-374-94-44
Технология изготовления и применения, управляемого индукторного привода (ИП) является передовой и наиболее перспективной в области силового электропривода. Индукторный двигатель (ИД) имеет простую и надёжную конструкцию.
Ротор – зубчатый без обмоток, не имеет стержней и постоянных магнитов, набирается из листов электротехнической стали.
Статор – зубчатый, шихтованный, обмотка в виде катушек, устанавливаемых на зубцы (полюсы) и объединённых в несколько фаз.
Катушки не имеют пересекающихся лобовых частей, что повышает их долговечность и обеспечивает легкую ремонтопригодность (достаточно заменить одну катушку, вышедшую из строя, при этом соседние катушки остаются не тронутыми).
Питается ИД от блока управления, с применением IGBT транзисторов, путём поочерёдной подачи импульсов напряжения на катушки по сигналам от датчика положения ротора, что обеспечивает формирование механической характеристики практически в любом диапазоне. Изменением частоты следования импульсов регулируется частота вращения ротора в широких пределах при сохранении неизменным КПД. Изменением длительности импульсов напряжения регулируется момент и мощность двигателя.
Программно управляемая микропроцессорная система, позволяет осуществлять коррекцию естественной механической характеристики при реализации электропривода для тяговой, вентиляторной, крановой, экскаваторной и другими типами нагрузок.
ИД характеризуется длительной и безотказной работой в динамических режимах с частыми пусками и остановками. При этом пуск механизма осуществляется плавно. В ИД отсутствуют пусковые токи. При запуске величина токов не превышает номинальных значений. Максимальная частота управляющих импульсов не превышает 250 – 300 Гц.
ИД обладает уникальным свойством, принципиально отличающим его от других электрических машин, которое обеспечивает его повышенную живучесть, – это отсутствие обмоток ротора, отсутствие скользящего контакта, магнитная и электрическая независимость его фаз. Поэтому повреждение какой-либо одной или нескольких катушек не приводит к полной потере работоспособности привода, как у двигателей постоянного и переменного тока, а только частично снижает его мощность.
По сравнению с частотно-регулируемым асинхронным двигателем индукторный двигатель имеет более высокий КПД (на 3–5 %) при таких же габаритах.
Основные преимущества индукторного привода (ИП), определенные в результате многолетнего опыта разработок и исследований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом:
Электродвигатели ИД-45 хода бурового станка СБШ-250, мощность 45 кВт
Электродвигатель ИД-120 вращения бурового става СБШ-250, мощность 120 кВт изготовлен в корпусе двигателя постоянного тока ДПВ-52, мощностью 60 кВт.
Электродвигатель ИД-1,1. Мощность 1,1 кВт
Электродвигатель ИД-2000 привода гребного винта морского буксира мощность 2 МВт
Электродвигатель ИД-1250, мощность 1250 кВт (заказчик ОАО «Алросса»)
Индукторный тяговый электродвигатель
Первый этап применения индукторного тягового двигателя предусматривает его работу в классическом варианте, т.е. с применением редуктора. При внедрении второго варианта (без редуктора) индукторный двигатель располагается на оси колесной пары, обслуживание редуктора, кожухов, опорных подшипников – отпадает.
Рис. — Ротор и статор разрабатываемого индукторного тягового двигателя для горнорудной промышленности
Заявленная для разработки мощностью двигателя составляет 520 кВт.
Рис. — Внешний вид разрабатываемого индукторного тягового электродвигателя
Индукторный привод ИП-40
На железнодорожном транспорте, работающем на переменном однофазном напряжении, в качестве вспомогательных приводов (вентилятор обдува, компрессор, масляный насос и пр.) используются асинхронные двигатели. Существует два основных способа преобразования однофазного напряжения для питания 3-х фазных асинхронных двигателей. Первый — это преобразование однофазного напряжения в трехфазное, второй – использование искусственной, конденсаторной фазы. Оба способа имеют недостатки в части качества питающего напряжения, которые негативно сказываются на работе асинхронных электрических машин.
Разработаны приводы для однофазной сети с номинальным напряжением 10 000 В, для тяговых агрегатов в горнорудной промышленности. Индукторный привод вентиляторов обдува оборудования и индукторный привод компрессора с индукторным двигателем ИД-40. Двигатель ИД-40 изготавливается с массогабаритными параметрами асинхронных двигателей типа НВА-55, АНЭ-225, АЭ-92 и их аналогов, применяемых на железнодорожном транспорте. В таблице предоставлены технические характеристики двигателей.
Таблица 1 — Параметры сети, блока управления и двигателя
| Параметр | Двигатель ИД-40В | Двигатель ИД-40К |
| Привод вентилятора обдува и компрессора | Привод компрессора | |
|
Параметры питающей сети блока управления: — напряжение, В — частота, Гц — количество фаз |
400 50 1 |
|
| Габариты блока управления не более, мм | 600 х 300 х 250 | 750 х 400 х 400 |
| Мощность блока управления, кВт | 45 | 60 |
| Степень защиты блока управления по ГОСТ 14254-96 | IP52 | IP52 |
| Рабочий диапазон питающего напряжения блока управления, В | 300…500 | 300…500 |
| Номинальная частота вращения двигателя, об/мин | 1500 | 3000 |
| Необходимая мощность двигателя, кВт | 40 | 53 |
| Крутящий момент на валу двигателя, Н*м | 254 | 168 |
| Вращение вала двигателя. | Реверсивное | По часовой стрелке |
| Количество зубцов статора (катушек), шт. | 18 | 18 |
| Количество фаз | 3 | 3 |
| Количество катушек на фазу, шт. | 6 (соединение последовательное) | 6 (соединение последовательно-параллельное) |
| Количество выводных концов, шт. | 6 | |
| Количество зубцов ротора, шт. | 12 | 12 |
| Режим работы по ГОСТ 183-74 | S1 (продолжительный) | S1 (продолжительный) |
| Способ пуска | плавный | плавный |
| Степень защиты по ГОСТ 17494-87 | IP21 | IP21 |
| Способ монтажа по ГОСТ 2479-79 | IM1001 | IM1001 |
Рис. — а) – индукторный двигатель ИД-40. б) – силовой блок управления.
В целях экономии электроэнергии в блоках управления двигателем предусмотрена обратная связь в функции скорости вращения вала двигателя. Датчиками, воздействия на обратную связь, предусмотрены контроль за температурой нагрева охлаждаемого объекта, за давлением в пневмосистеме. Тип применяемых датчиков согласовывается с Заказчиком.
В блоке управления предусмотрена клеммная коробка для подключения и передачи основных данных работы БУ и ИД-40 на пульт управления агрегатами.
Блок управления имеет защиты:
Компания «Аксиома Света»
дата основания 2009 год.
Электронная почта:
[email protected]
www.axiomasveta.com
Для того чтобы решать задачи по контролю современных прецизионных систем, все чаще используется вентильный двигатель. Это характеризуется большим преимуществом таких приборов, а также активным формированием вычислительных возможностей микроэлектроники. Как известно, они могут обеспечить высокую плотность длительного момента и энергоэффективности по сравнению с другими видами двигателей.
Двигатель состоит из следующих деталей:
1. Задняя часть корпуса.
2. Статор.
3. Подшипник.
4. Магнитный диск (ротор).
5. Подшипник.
6. Статор с обмоткой.
7. Передняя часть корпуса.
У вентильного двигателя имеется взаимосвязь между многофазной обмоткой статора и ротора. У них присутствуют постоянные магниты и встроенный датчик положения. Коммутация прибора реализовывается при помощи вентильного преобразователя, вследствие чего он и получил такое название.
Схема вентильного двигателя состоит из задней крышки и печатной платы датчиков, втулки подшипника, вала и самого подшипника, магнитов ротора, изолирующего кольца, обмотки, трельчатой пружины, промежуточной втулки, датчика Холла, изоляции, корпуса и проводов.
В случае соединения обмоток «звездой» устройство имеет большие постоянные моменты, поэтому такую сборку применяют для управления осями. В случае скрепления обмоток «треугольником» их можно использовать для работы с большими скоростями. Чаще всего количество пар полюсов вычисляется численностью магнитов ротора, которые помогают определить соотношение электрических и механических оборотов.
Статор может быть изготовлен с безжелезным или железным сердечником. Используя такие конструкции с первым вариантом, можно обеспечить отсутствие притяжения магнитов ротора, но и в это же мгновение снижается на 20% эффективность двигателя из-за уменьшения значения постоянного момента.
Со схемы видно, что в статоре ток образуется в обмотках, а в роторе создается при помощи высокоэнергетических постоянных магнитов.
Условные обозначения:
— VT1-VT7 — транзисторные коммуникаторы;
— A, B, C – фазы обмоток;
— M – момент двигателя;
— DR – датчик положения ротора;
— U – регулятор напряжения питания двигателя;
— S (south), N (north) – направление магнита;
— UZ – частотный преобразователь;
— BR – датчик частоты вращения;
— VD – стабилитрон;
— L – катушка индуктивности.
Схема двигателя показывает, что одним из основных преимуществ ротора, в котором установлены постоянные магниты, является уменьшение его диаметра и, как следствие, сокращение момента инерции. Такие приспособления могут быть встроенными в сам прибор или расположенными на его поверхности. Понижение этого показателя очень часто приводит к небольшим значениям баланса момента инерции самого двигателя и приведенного к его валу нагрузки, который и усложняет работу привода. По этой причине производители могут предложить стандартный и повышенный в 2-4 раза момент инерции.
На сегодняшний день становится очень популярным вентильный двигатель, принцип работы которого основан на том, что контролер устройства начинает коммутировать обмотки статора. Благодаря этому вектор магнитного поля остается всегда сдвинутым на угол, приближающийся к 900 (-900) относительно ротора. Контролер рассчитан на управление током, который движется через обмотки двигателя, в том числе и величиной магнитного поля статора. Следовательно, можно регулировать момент, который воздействует на прибор. Показатель угла между векторами может определить направление вращения, которое действует на него.
Нужно учитывать, что речь идет об электрических градусах (они значительно меньше геометрических). Для примера приведем расчет вентильного двигателя с ротором, который в себе имеет 3 пары полюсов. Тогда оптимальным его углом будет 900 /3=300. Эти пары предусматривают 6 фаз обмоток коммутации, тогда получается, что вектор статора может перемещаться скачками по 600. Из этого видно, что настоящий угол между векторами обязательно будет варьироваться в пределах от 600 до 1200, начиная с вращения ротора.
Вентильный двигатель, принцип работы которого основывается на обороте фаз коммутации, из-за которых поток возбуждения поддерживается относительно постоянным движением якоря, после их взаимодействия начинает формировать вращающийся момент. Он устремляется повернуть ротор таким способом, чтобы все потоки возбуждения и якоря совпали воедино. Но во время его разворота датчик начинает переключать обмотки, и поток перемещается на следующий шаг. В этот момент результирующий вектор сдвинется, но останется полностью неподвижным сравнительно с потоком ротора, что в итоге и создаст вращающий момент вала.
Применяя вентильный двигатель в работе, можно отметить такие его достоинства:
— возможность применения широкого диапазона для модифицирования частоты вращения;
— высокая динамика и быстродействие;
— максимальная точность позиционирования;
— небольшие затраты на техническое обслуживание;
— устройство можно отнести к взрывозащищенным объектам;
— имеет способность переносить большие перегрузки в момент вращения;
— высокий КПД, который составляет более 90%;
— имеются скользящие электронные контакты, которые существенно увеличивают рабочий ресурс и срок службы;
— при длительной работе нет перегрева электродвигателя.
Несмотря на огромное количество достоинств, вентильный двигатель также имеет и недостатки в эксплуатации:
— довольно сложное управление электродвигателем;
— относительно высокая цена устройства из-за применения в его конструкции ротора, который имеет дорогостоящие постоянные магниты.
Вентильно-индукторный двигатель – это устройство, в котором предусмотрено переключающееся магнитное сопротивление. В нем преобразование энергии происходит за счет изменения индуктивности обмоток, которые располагаются на явно выраженных зубцах статора при передвижении зубчатого магнитного ротора. Питание устройство получает от электрического преобразователя, поочередно переключающего обмотки двигателя в строгости по перемещению ротора.
Вентильно-индукторный двигатель представляет собой комплексную сложную систему, в которой работают совместно разнообразные по своей физической природе компоненты. Для удачного проектирования таких устройств необходимы углубленные знания в области конструирования машин и механики, а также электроники, электромеханики и микропроцессорной техники.
Современное устройство выступает как электродвигатель, действующий совместно с электронным преобразователем, который изготавливается по интегральной технологии с использованием микропроцессора. Он позволяет осуществить качественное управление двигателем с наилучшими показателями переработки энергии.
Такие устройства обладают высокой динамикой, большой перегрузочной способностью и точным позиционированием. Благодаря тому что в них отсутствуют движущие части, их использование возможно во взрывоопасной агрессивной среде. Такие моторы также называют и бесколлекторными, их основным преимуществом, по сравнению с коллекторными, является скорость, которая зависит от напряжения питания нагружающего момента. Также еще одним немаловажным свойством считается отсутствие истираемых и трущихся элементов, которые переключают контакты, благодаря чему вырастает ресурс пользования аппаратом.
Все двигатели постоянного тока можно назвать бесколлекторными. Они работают от сети с постоянным током. Щеточный узел предусмотрен для электрического объединения цепей ротора и статора. Такая деталь является самой уязвимой и достаточно сложной в обслуживании и ремонте.
Вентильный двигатель постоянного тока работает по тому же принципу, что и все синхронные устройства такого типа. Он представляет собой замкнутую систему, включающую силовой полупроводниковый преобразователь, датчик положения ротора и координатор.
Такие устройства получают свое питание от сетей переменного тока. Скорость вращения ротора и движения первой гармоники магнитной силы статора полностью совпадают. Данный подтип двигателей можно использовать при высоких мощностях. К этой группе относятся шаговые и реактивные вентильные аппараты. Отличительной особенностью шаговых устройств является дискретное угловое смещение ротора при его работе. Питание обмоток формируется при помощи полупроводниковых компонентов. Управление вентильным двигателем осуществляется при последовательном смещении ротора, которое и создает переключение его питания с одних обмоток на другие. Это устройство можно разделить на одно-, трех- и многофазные, первые из которых могут содержать пусковую обмотку или фазосдвигающую цепь, а также запускаться вручную.
Вентильный синхронный двигатель работает на основе взаимодействия магнитных полей ротора и статора. Схематически магнитное поле при вращении можно изобразить плюсами этих же магнитов, которые движутся со скоростью магнитного поля статора. Поле ротора также возможно изобразить как постоянный магнит, который делает обороты синхронно с полем статора. В случае отсутствия внешнего вращающего момента, который прикладывается к валу аппарата, оси полностью совпадают. Воздействующие силы притяжения проходят вдоль всей оси полюсов и могут компенсировать друг друга. Угол между ними приравнивается к нулю.
В случае если на вал машины будет воздействовать тормозной момент, то ротор перемещается в сторону с запаздыванием. Благодаря этому силы притяжения разбиваются на составляющие, которые направляются вдоль оси плюсовых показателей и перпендикулярно к оси полюсов. Если будет прикладываться внешний момент, который создает ускорение, то есть начинает действовать по направлению вращения вала, картинка по взаимодействию полей полностью изменится на обратную. Направленность углового смещения начинает трансформироваться на противоположное, и в связи с этим меняется направление тангенциальных сил и воздействие электромагнитного момента. При таком раскладе двигатель становится тормозным, а аппарат работает как генератор, который подводимую к валу механическую энергию преобразует в электрическую. Далее она перенаправляется в сеть, питающую статор.
Когда будет отсутствовать внешний, явнополюсный момент начнет принимать положение, при котором ось полюсов магнитного поля статора будет совпадать с продольной. Это размещение станет соответствовать минимальному сопротивлению потока в статоре.
В случае воздействия на вал машины тормозного момента ротор отклонится, при этом магнитное поле статора будет деформированным, так как поток стремится замкнуться по наименьшему сопротивлению. Для его определения необходимы силовые линии, направленность которых в каждой из точек будет соответствовать движению действия силы, поэтому изменение поля приведет к появлению тангенциального взаимодействия.
Рассмотрев все эти процессы в синхронных двигателях, можно выявить демонстративный принцип обратимости разнообразных машин, то есть возможность любого электрического аппарата изменить направленность преобразованной энергии на противоположную.
Вентильный двигатель с постоянными магнитами используется для решения серьезных оборонных и промышленных задач, так как такое устройство имеет большой запас мощности и эффективности.
Эти приборы чаще всего применяются в отраслях, где необходимы сравнительно низкие потребляющие мощности и небольшие габариты. Они могут иметь самые разные габариты, без технологических ограничений. В то же время большие аппараты не являются совершенно новыми, их чаще всего производят компании, которые стремятся преодолеть экономические трудности, ограничивающие ассортимент этих приборов. У них есть свои преимущества, среди которых можно отметить высокую эффективность из-за потерь в роторе и большую плотность мощности. Для управления бесколлекторными двигателями нужен частотно-регулируемый привод.
Анализ по затратам и результатам показывает, что устройства с постоянными магнитами намного предпочтительнее, по сравнению с другими, альтернативными технологиями. Чаще всего они используются для отраслей промышленности с достаточно тяжелым распорядком работы судовых двигателей, в военной и оборонной отрасли и других подразделениях, число которых непрерывно возрастает.
Вентильно-реактивный двигатель работает с использованием двухфазных обмоток, которые установлены вокруг диаметрально противоположных полюсов статора. Подача питания продвигается к ротору в соответствии с полюсами. Таким образом, его противодействие полностью сводится к минимуму.
Вентильный двигатель, своими руками созданный, обеспечивает высокоэффективную скорость привода при оптимизированном магнетизме для работы с реверсом. Информация о месторасположении ротора используется для того, чтобы управлять фазами подачи напряжения, так как это является оптимальным для достижения непрерывного и плавного крутящего момента и высокой эффективности.
Сигналы, которые выдает реактивный двигатель, накладываются на угловую ненасыщенную фазу индуктивности. Минимальное сопротивление полюса полностью соответствует максимальной индуктивности устройства.
Положительный момент можно получить только при углах, когда показатели позитивные. На небольших скоростях фазный ток обязательно должен быть ограниченным, чтобы произвести защиту электроники от высоких вольт-секунд.
Механизм преобразования можно иллюстрировать линией реактивной энергии. Мощностная сфера характеризует собой питание, которое преобразовывается в механическую энергию. В случае его резкого отключения избыточная или остаточная сила возвращается к статору. Минимальные показатели влияния магнитного поля на производительность устройства являются основным его отличием от похожих устройств.
fb.ru
Вентильно-индукторный двигатель ДВИ применяется в составе вентильно-индукторного привода с системой управления частоты вращения при проведении испытаний систем гидроагрегатов, насосов и узлов мощностью от 5 до 500кВт с помощью изменения частоты вращения двигателя в диапазоне от 300 до 3000об/мин.
Двигатель имеет реверсивное направление вращения.
Вид климатического исполнения электродвигателя У3.
Конструктивное исполнение по способу монтажа IМ1002.
Режим работы продолжительный S1.
Степень защиты IP54.
Охлаждение ICA 0141.
По желанию заказчика двигатель изготавливается во взрывобезопасном исполнении. Изоляция обмоток класса нагревостойкости F (термореактивная, влагостойкая). В двигатель встроены датчики термоконтроля, которые измеряют температуры обмоток якоря, подшипников и возбуждения.
Система электропривода осуществляет продолжительный режим работы с заданной частотой и номинальным моментом, а также плавное регулирование частоты вращения в заданных пределах при моменте сопротивления на валу двигателя, который не превышает номинальный момент.
В составе электропривода находится блок авто-управления — Универсал 500 ВИ, скомпонованный из трех модулей — Универсал 160 В. Универсал 500 ВИ имеет специальное программное обеспечение и датчики для управления двигателем.
Двигатели ДВИ применяются для автоматизированных регулируемых электроприводов в станкостроении, тяговых электродвигателей транспортных средств, высокооборотных электроприводов насосов, а так же компрессоров для нефтяной и газовой промышленности. В основные преимущества электродвигателей перед аналогами входят:
— простота конструкции электродвигателя;
— высокая надежность изделия;
— плавное, бесконтактное, регулирование частоты вращения (двухзонное) в широких пределах
и постоянстве вращающего момента;
— высокие показатели динамических характеристик;
— минимальные пульсации вращающего момента;
— небольшой объем технического обслуживания в период эксплуатации;
— снижение массы и габаритов двигателя.
(ДВИ) двигатель вентильно-индукторный, (500) мощность кВт, (3000) частота вращения об/мин, (У3) вид климатического исполнения.
|
Типоразмер |
Мощность, кВт/кВА |
Напряжение, В |
Частота вращения, об/мин |
КПД, % |
Масса, кг |
|
500/3000 -УЗ |
500 |
380 |
3000 |
96 |
2400 |
Многолетний опыт работы на рынке электротехнического оборудования, сотрудничество с заводами-изготовителями, а также наличие продукции на наших складах, позволяет осуществлять покупку и доставку электрооборудования и комплектующих в кратчайшие сроки. Специалисты компании «СпецЭлектро» помогут найти оптимальное решение по техническим характеристикам, цене и времени доставки электродвигателя или оборудования для Вашей задачи. Наши специалисты подберут замену для устаревшей серии оборудования и ответят на все интересующие Вас вопросы, помогут купить электродвигатель и подходящее вам оборудование.
se33.ru
Социальная сеть «Мир науки,техники, медицины и образования» создана для того, чтобы объединить всех ученых, разработчиков,промышленников,преподавателей,учителей, студентов , школьников и просто умных и грамотных людей, дать им возможность заниматься любимым творчеством и получать достойную оплату своего труда, получать необходимые знания, делиться опытом друг с другом. Пользователи портала имеют возможность заявить о себе всему миру на 12 мировых языках, добавлять новости,размещать свои статьи согласно классификатору УДК, вести свой блог, писать посты, писать рецензии на размещенные на сайте статьи, объединяться в группы по интересам, создавать временные и постоянные творческие коллективы. Размещать на торговой площадке свою интеллектуальную собственность- литературу, программное обеспечение, видеоуроки,патенты, ноу-хау, торговые марки, авторские права, конструкторско-технологическую документацию. Размещать информацию о технологических мощностях вашего производства и искать изготовителей, которые смогут изготовить продукцию по вашим чертежам. Размещать информацию о станках,оборудовании,приборах,компьютерах и т.д. Размещать свои фото и видео альбомы, ограничивая или открывая к ним доступ пользователей. Гибкая реферальная партнерская программа позволяет вам зарабатывать до 18% от дохода тех пользователей портала, которых вы привели и зарегистрировали по вашей реферальной ссылке. Если Вы заинтересованы в развитии данного проекта, просим Вас всеми доступными способами размещать ссылки на наш проект на всех доступных Вам ресурсах, в новостях, на досках объявлений, форумах, приводить на сайт своих друзей по реферальным ссылкам в вашем профиле пользователя и зарабатывать на этом деньги. Это сделает наш проект популярным и даст пользователям возможность расширить свой круг знакомств в интеллектуальной и производственной сферах.Теперь у нас есть собственная энциклопедия- словарь, которую могут дополнять и редактировать сами пользователи, при чем на нескольких языках.
industriya.com
Социальная сеть «Мир науки,техники, медицины и образования» создана для того, чтобы объединить всех ученых, разработчиков,промышленников,преподавателей,учителей, студентов , школьников и просто умных и грамотных людей, дать им возможность заниматься любимым творчеством и получать достойную оплату своего труда, получать необходимые знания, делиться опытом друг с другом. Пользователи портала имеют возможность заявить о себе всему миру на 12 мировых языках, добавлять новости,размещать свои статьи согласно классификатору УДК, вести свой блог, писать посты, писать рецензии на размещенные на сайте статьи, объединяться в группы по интересам, создавать временные и постоянные творческие коллективы. Размещать на торговой площадке свою интеллектуальную собственность- литературу, программное обеспечение, видеоуроки,патенты, ноу-хау, торговые марки, авторские права, конструкторско-технологическую документацию. Размещать информацию о технологических мощностях вашего производства и искать изготовителей, которые смогут изготовить продукцию по вашим чертежам. Размещать информацию о станках,оборудовании,приборах,компьютерах и т.д. Размещать свои фото и видео альбомы, ограничивая или открывая к ним доступ пользователей. Гибкая реферальная партнерская программа позволяет вам зарабатывать до 18% от дохода тех пользователей портала, которых вы привели и зарегистрировали по вашей реферальной ссылке. Если Вы заинтересованы в развитии данного проекта, просим Вас всеми доступными способами размещать ссылки на наш проект на всех доступных Вам ресурсах, в новостях, на досках объявлений, форумах, приводить на сайт своих друзей по реферальным ссылкам в вашем профиле пользователя и зарабатывать на этом деньги. Это сделает наш проект популярным и даст пользователям возможность расширить свой круг знакомств в интеллектуальной и производственной сферах.Теперь у нас есть собственная энциклопедия- словарь, которую могут дополнять и редактировать сами пользователи, при чем на нескольких языках.
industriya.com
Список литературы
1. Индукторный двигатель: Пат. № 22 37338 Рос. Федерация; заявл. 22.07.2002; опубл. 2004. Бюл. № 27.
2. Вентильный индукторно-реактивный двигатель: Пат. № 2352048 Рос. Федерация; заявл. 08.08.2007; опубл. 2009, Бюл. № 10.
G. Ptah, A. Cvetkov, I. Kvuatkovskyui, D. Protasov, D. Rogkov The ventilno-induktornyj electric drive for the pump GRAT — 1800/67 For electric drive of suction dredge GrAT-1800/67 switched reluctance motor feed from two bridge convertors of voltage is offered.
Keywords: the electric drive of the soil pump, ventilno-induktornyj the jet engine, the bridge converter of voltage.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
А.П. Темирёв, д-р техн. наук, ген. конструктор, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»), Г.К. Птах, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ)), А.А. Цветков, зам. ген. конструктора, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»), И.А. Квятковский, канд. техн. наук, гл. конструктор, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»)
ГРЕБНОЙ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ МОРСКОГО БУКСИРА МОЩНОСТЬЮ 2000 КВТ
Приведены результаты разработки и испытания гребного вентильно-индукторного двигателя для морского буксира мощностью 2000 кВт с частотой вращения 200 об/мин.
Ключевые слова: вентильно-индукторный двигатель.
В 2004 г. на головной дизель-электрической подводной лодке нового поколения проекта «Лада» впервые были установлены разработанные в филиале ФГУП ПКП «Ирис» (г. Новочеркасск) совместно с учёными ЮРГТУ (НПИ) и МЭИ вспомогательные вентильно-индукторные электроприводы мощностью от 1,1 до 32,5 кВт, которые прошли все виды испытаний в составе механизмов различного назначения: водоотливных насосов, компрессоров, холодильных машин, насосов гидравлики, лебедок и подтвердили надежность работы при соответствии требованиям технических заданий по КПД, массогабаритным и виброакустическим характеристикам. В
231
настоящее время технологически развитые страны (США, Великобритания, Германия, Норвегия и др.) активно приступили к разработке подруливающих устройств на базе индукторных двигателей.
Накопленный новочеркасской научно-педагогической школой электриков опыт создания индукторных электроприводов малой и большой мощности, в частности, для тягового привода электровозов и электропоездов позволил обосновать возможность применения вентильно-индукторных двигателей в качестве гребных для прямого привода винта (без винто-рулевой колонки) [1].
По заданию Центрального научно-исследовательского института судовой электротехники и технологии (ЦНИИ СЭТ, г. Санкт-Петербург) в ЗАО «ИРИС» под руководством учёных ЮРГТУ (НПИ) также впервые был разработан и изготовлен гребной вентильно-индукторный электродвигатель для морского буксира проекта 745 мощностью 2000 кВт с номинальной частотой вращения 200 об/мин массой 30 т (рис. 1). Технические характеристики двигателя приведены в таблице.
а б
Рис. 1. Гребной вентильно-индукторный двигатель для морского буксира мощностью 2000 кВт: а — монтаж двухпакетного ротора; б — двигатель в сборе (вентиляторы не установлены)
Сборка двигателя осуществлялась на предприятии «ЛебГОК-ЭЭРЗ» (г. Губкин). Там же были проведены предварительные испытания на холостом ходу, которые показали работоспособность двигателя и его соответствие требованиям по уровню вибраций (виброперемещения не более 10,7 мкм и виброскорость не более 0,48 мм/с при требованиях по ГОСТ 2081593 соответственно 90 мкм и 2,8 мм/с).
При проведении испытаний крупных электрических машин одной из существенных проблем является необходимость нагрузочной машины такой же или большей мощности. При организации испытаний ИД-2000 эта проблема была решена следующим образом. Согласно технических
требований ИД-2000 должен питаться от двух полупроводниковых преобразователей, поэтому он был выполнен двухпакетной конструкции с двумя трёхфазными обмотками на статоре, имеющими пространственный сдвиг на 180 эл. град. Такая конструкция позволяет также существенно снизить пульсации момента индукторного двигателя. Таким образом, в одном корпусе были размещены две трёхфазных индукторных машины, каждая из которых может работать и в двигательном, и в генераторном режимах. Это позволило обеспечить самонагружение и проведение испытаний без нагрузочной машины. Кроме того, за счёт возврата электрической энергии, вырабатываемой генератором, не требуется сеть большой мощности, т.к. её роль сводится только к компенсации потерь в ИД-2000. Функциональная схема испытаний ИД-2000 под нагрузкой приведена на рис. 2.
Технические характеристики гребного вентильно-индукторного двигателя
№. п/п Наименование параметра Значение
1 Напряжение в звене постоянного тока, В 900
2 Мощность, кВт 2000
3 Действующее значение фазного тока, А 590
4 Частота вращения, об/мин 200
5 КПД, % 97
6 Число фаз 6
13 Габариты, мм 2500*2330*3500
14 Масса двигателя, т 30
Рис. 2. Функциональная схема испытаний ИД-2000 под нагрузкой: ИР — индукционный регулятор; В — выпрямитель; СУТР — схема управления тормозным резистором Ят; ПП1, ПП2 — полупроводниковые преобразователи; СУ1, СУ2 — микропроцессорные системы управления; ДПР — датчик положения ротора; ИД-2000 — индукторный двигатель; рУ1, рУ2, Яш1, Яш2 — милливольтметры и шунты для измерения тока; рУ3- вольтметр; р1 — частотомер
Испытания под нагрузкой до 50 % номинальной мощности ИД-2000 проводились на стенде ЗАО «ИРИС» в г. Новочеркасске. Завершение полного объёма испытаний будет проведено на испытательном стенде у заказчика ЦНИИ СЭТ (г. Санкт-Петербург), куда осуществлена поставка двигателя. На рис. 3 приведены осциллограммы фазных напряжения, тока и сигнала ДПР при пуске ИД-2000 в режиме холостого хода, а на рис. 4 —
под нагрузкой (^ = 672 в, /1 = 747 а, 12 = 712 А, р = 980 кВт, П = 95%).
Рис. 3. Осциллограммы фазных напряжения (1), тока(3) и сигнала ДПР (4) при пуске ИД-2000 на холостом ходу (масштаб для тока 278 А/дел.)
а б
Рис. 4. Осциллограммы фазных напряжения и тока для двигательной (а) и генераторной (б) частей ИД-2000 при 200 об/мин, суммарной мощности 980 кВт и КПД электропривода
95 % (масштаб для тока 278 А/дел.)
КПД электропривода определялся по показаниям амперметров, измеряющих входной ток /1 преобразователя ПП1 и выходной ток 12 преоб-
12
разователя ПП2 п = • 100 %.
Список литературы
1. Никифоров Б.В., Пахомин С.А., Птах Г.К. Вентильные индукторные двигатели для тяговых электроприводов // Электричество. 2007. № 2. С. 34-38.
A. Temirev, G. Ptah, A. Cvetkov, /. Kvuatkovskyui
Rowing ventilno-induktornyj the engine for system of electromovement of a sea tow capacity of2000 Kw
The results of development and test rowing switched reluctance motor for seagoing tugboat power of2000 kW, 200 rpm are prezented. Keywords: switched reluctance motor.
Получено 06.07.10
УДК 622.242-62-83
Ю.М. Сафонов, канд. техн. наук, проф. (495) 362-74-25, [email protected] (Россия, Москва, МЭИ(ТУ)), Д.А. Благодаров, канд. техн. наук, доц., (495) 362-74-25, [email protected] (Россия, Москва, МЭИ(ТУ)), Ю.В. Шевырев, д-р техн. наук, проф., (495) 433-55-77, [email protected] (Россия, Москва, РГГРУ), И.Н. Оливетский, асп., (495) 433-55-77, [email protected] (Россия, Москва, РГГРУ)
ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ В КОЛОННЕ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОМ БУРЕНИИ
Разработана математическая модель электропривода буровой установки. Представлен сравнительный анализ работы системы с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом.
Ключевые слова: математическая модель электропривода буровой установки, работы системы с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом.
Важнейшей проблемой при бурении геологоразведочных скважин буровыми установками с нерегулируемым асинхронным электроприводом (ЭП) является возникновение значительных динамических нагрузок в ко-
cyberleninka.ru
УДК 621.314.1
АНАЛИЗ СХЕМ ПИТАНИЯ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Инж. АЛЕКСАНДРОВСКИЙ С. В., канд. техн. наук, доц. ПЕТРЕНКО Ю. Н.
Белорусский национальный технический университет
Вентильно-индукторные двигатели (ВИД) являются надежными, простыми по конструкции и недорогими электрическими машинами, которые могут наравне конкурировать с асинхронными двигателями и синхронными двигателями с постоянными магнитами. К настоящему моменту в мировой практике накоплен большой опыт проектирования и применения ВИД мощностью от десятков ватт до 1000 кВт. ВИД находит все более широкое применение в опытном и серийном производстве благодаря повышенной надежности, простоте конструкции и технологичности. ВИД превосходит асинхронный электропривод по трудоемкости изготовления в 1,5-2,0 раза; имеет более высокое значение КПД (на 2-6 %).
При отсутствии постоянных магнитов в конструкции ротора питание фазных обмоток ВИД производится однополярными импульсами, что позволяет использовать более дешевые и надежные преобразователи, чем инверторы для машин переменного тока. Однако есть ряд специфических областей, где к электроприводу, и преобразователю в частности, предъявляются высокие требования. Эти требования приводят к усложнению схем преобразователей и как следствие — к увеличению стоимости всего электропривода в целом [1].
Каждый преобразователь для питания ВИД должен обеспечить три этапа цикла коммутации обмотки двигателя. На первом этапе к обмотке прикладывается максимальное напряжение для быстрого увеличения магнитного потока. На втором этапе происходит регулирование напряжения питания с целью поддержания магнитного потока (тока) на заданном уровне. На третьем этапе производится отключение обмотки с быстрым гашением магнитного поля во избежание возникновения тормозных моментов [2].
Несмотря на сходство в конструкции шаговые и вентильно-индуктор-ные двигатели имеют некоторые различия. Использование традиционных методов анализа и синтеза, основанных на математическом аппарате структурных схем, применительно к вентильно-индукторному двигателю невозможно в связи с существенной нелинейностью магнитной цепи и тем, что противо-ЭДС является функцией не только скорости вращения ротора, но и функцией тока в обмотках статора. В связи с этим актуальна разработка математической модели, по которой можно производить расчеты электромагнитных процессов.
Вместе с тем, вентильно-индукторный привод имеет и ряд специфических особенностей, наиболее характерные из которых следующие:
• питание фазных обмоток однополярными импульсами;
• дискретный характер управления;
• изменение в широком диапазоне состояния магнитной системы;
• двусторонняя зубчатость магнитной системы двигателя.
В основу математического описания вентильно-индукторного двигателя могут быть положены уравнения электрического равновесия фаз двигателя и электромагнитного момента.
Уравнение электрических цепей, отражающее преобразование электрической энергии в магнитную, имеет вид
ик = ikRk +-
d Y
dt
(1)
где Uk — напряжение питания k-й фазной обмотки двигателя; ik — ток k-й фазной обмотки; Rk — активное сопротивление k-й фазной обмотки; yk -потокосцепление k-й фазной обмотки.
Потокосцепление фазы является нелинейной функцией как тока фазы, так и углового положения ротора относительно статора, и определяется конфигурацией двигателя.
Энергия магнитного поля в вентильно-индукторном двигателе при отсутствии ее преобразования в механическую энергию (угол поворота ротора 0 = const) находится интегрированием
Wm =f id У.
(2)
Преобразование магнитной энергии в механическую без обмена энергией с источником питания происходит при постоянстве потокосцепления (ld¥/dt = 0) и связано с изменением магнитной проводимости воздушного зазора в функции угла поворота ротора 0. Исходя из этого рассчитаем электромагнитный момент каждой фазы
M, =- lim
k ле^о i Д0
де
(3)
Yk =const
Мгновенный электромагнитный момент вентильного индукторного привода определяется суммой моментов отдельных фаз, находящихся одновременно под током.
В настоящее время для коммутации обмоток ВИД разработано и применяется большое количество преобразователей. Многообразие решений по топологии схем питания обмоток ВИД объясняется двумя факторами:
1) стремлением улучшить электромагнитные процессы с целью получения требуемых электромеханических характеристик;
2) минимизацией затрат на компоненты схем (в основном транзисторы, диоды и конденсаторы).
Силовые преобразователи можно классифицировать на несколько групп. Среди них можно выделить четыре основные группы.
К первой группе относятся «классическая» полумостовая схема и ее модификации (рис. 1а). Классическая схема представляет собой полумостовой преобразователь с двумя транзисторами и двумя диодами, включенными по диагонали. В такой схеме при подаче управляющих импульсов на оба транзистора к обмотке прикладывается полное напряжение питания (режим Р1), что позволяет увеличить величину тока и соответственно маг-
нитного потока. При подаче управляющего импульса на один из транзисторов обмотка оказывается замкнутой накоротко через ключ и обратный диод (режим Р2). Чередование режимов Р1 и Р2 на втором этапе работы фазы позволяет поддерживать величину магнитного потока обмотки на заданном уровне с относительно небольшой частотой переключения ключей. При отсутствии управляющих импульсов на транзисторах к обмотке через обратные диоды прикладывается отрицательное напряжение (при условии, что до этого по обмотке протекал ток), что приводит к быстрому гашению магнитного поля [3].
Рис. 1. Схемы питания обмоток вентильно-индукторного двигателя
В модификациях классической схемы один из ключей подключает две и более фаз, что уменьшает общее количество силовых транзисторов в преобразователе. Регулирование напряжения на обмотках производится за счет управления транзистором соответствующей обмотки. Так как в схеме питания имеется общий ключ на несколько фаз, то в некоторых конфигурациях ВИД, например 6/4, режим Р2 не выполняется. Применение таких схем целесообразно в ВИД с числом фаз т > 4.
Ко второй группе относятся преобразователи с накоплением энергии. В данную группу входят преобразователи с магнитным и емкостным накоплением энергии (рис. 1б). В первом случае энергия поля обмотки фазы при отключении ее от источника в виде магнитного поля другой катушки магнитносвязанной с первой. Для этих целей в конструкции ВИД предусматривают наличие бифилярных или аксиальных обмоток. Наличие дополнительных обмоток приводит к усложнению конструкции двигателя и увеличению его стоимости. Поэтому такие электромеханические преобразователи не нашли широкого применения.
В преобразователях второй подгруппы энергия магнитного поля отключаемой обмотки накапливается в виде электрической энергии в дополнительных конденсаторах и используется в дальнейшем для быстрого уве-
личения тока включаемой обмотки. Это позволяет значительно улучшить электромагнитные переходные процессы, протекающие в ВИД. Отдача магнитной энергии в конденсаторы приводит к значительному повышению напряжения, что требует применения полупроводниковых приборов более высокого класса по напряжению. Различают схемы с параллельным и последовательным включением конденсаторов.
К третьей группе относятся преобразователи с дополнительным звеном постоянного тока, в качестве которого используются повышающие преобразователи напряжения (рис. 1в). Такие преобразователи позволяют регулировать величину напряжения в звене постоянного тока и обеспечивать оптимальные электромагнитные переходные процессы во всем диапазоне регулирования скорости ВИП при изменяющихся нагрузках на валу двигателя. Такие преобразователи находят применение в высокоскоростном электроприводе.
К четвертой группе относятся преобразователи, в которых энергия магнитного поля отключаемой фазы не возвращается в источник, а рассеивается в виде теплоты на гасящем сопротивлении и/или обмотке (рис. 1г). Эти схемы являются самыми простыми и дешевыми. Но вместе с этим они обладают и самым низким значением КПД.
На основании выражений (1)-(3), уравнения движения электропривода и схем преобразователей (рис. 1) разработана имитационная модель вен-тильно-индукторного электропривода [4, 5]. По полученной модели произведены расчеты переходных процессов тока и момента при работе привода с максимально допустимой нагрузкой с номинальной частотой вращения. В этом случае время коммутации фазы сопоставимо с электромагнитной постоянной времени, что важно при формировании импульса тока фазы. Результат расчета в виде графиков тока и момента для схемы, изображенной на рис. 1а, представлен на рис. 2.
При анализе работы схем питания в качестве эталона примем график тока «классического» преобразователя (рис. 2).
150
М, Н-м 100
50
0
-50
0,190 0,192 0,194 0,196 0,198 ?, с 0,200
250 I, А 150 100 50 0
-50
0,190 0,192 0,194 0,196 0,198 ?, с 0,200
Рис. 2. Графики электромагнитных процессов в обмотке ВИД: а — электромагнитный момент; б — ток
а
ЛГ \ Л1 Г\ r\í
V V VI V V
1 1 I : { 1 1
б
ж л т—А ум
П г
К— 14
1 ^
Наличие дополнительного конденсатора в цепи постоянного тока существенного прироста скорости нарастания тока и момента не дает. В то же время и значительного повышения напряжения в звене постоянного тока также не наблюдается. Так, в схеме с последовательным включением конденсаторов увеличение напряжения по сравнению с номинальным значением составило 10-15 %, а с параллельным — 6-12 %. Такая ситуация может быть обусловлена тем, что энергия отключаемой фазы передается как в накопительный конденсатор, так и в обмотку включаемой фазы.
При повышении напряжения постоянного тока на 20 %, как и следовало ожидать, ток достигает заданного значения значительно раньше, чем в эталонной модели. Исходя из этого можно заключить, что схемы с повышающим преобразователем напряжения целесообразно применять в тех случаях, когда требуется регулирование скорости вверх от номинальной.
Применение гасящего сопротивления приводит к тому, что ток отключаемой фазы не спадает до нуля. Это приводит к наличию небольшого тормозного момента, который уменьшает общий момент двигателя. При этом чем меньше величина сопротивления реостата, тем больший ток протекает по обмотке.
В Ы В О Д
Выбор конкретного типа преобразователя для питания ВИД производится в результате комплексного подхода в зависимости от параметров двигателя (число фаз, номинальная скорость и мощность) и условий эксплуатации электропривода.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. S t e f a n o v i c, V. R. SRM inverter topologies: A comparative evaluation / V. R. Ste-fanovic, S. Vukosavic // IEEE Trans. Ind. Applicat — 1991. — Vol. 27, No. 6. — Р. 1034-1047.
2. Б ы ч к о в, М. Г. Оптимизация режимов вентильно-индукторного электропривода средствами управления / М. Г. Бычков // Вестник МЭИ. — 1998. — № 6. — С. 73-81.
3. О с т р и р о в, В. Н. Сравнительный анализ схем силовых преобразователей для вентильно-индукторного электропривода массового применения / В. Н. Остриров, С. Ю. Уткин // Приводная техника. — 2000. — № 4. — С. 44-50.
4. А л е к с а н д р о в с к и й, С. В. Формирование электромагнитных процессов в вен-тильно-индукторном электроприводе / С. В. Александровский, Ю. Н. Петренко // Современные методы проектирования машин: в 7 т. — Т. 6: Автоматизация проектирования и информационные технологии. — Минск, 2004. — Вып. 2. — С. 145-148.
5. Александровский, С. В. Математическое моделирование вентильно-индукторного привода / С. В. Александровский, Ю. Н. Петренко // Информационные технологии в промышленности: тез. докл. 5-й междунар. науч.-техн. конф., Минск, 22-24 окт. 2008 г.: ОИПИ НАН Беларуси; редкол.: Е. В. Владимиров [и др.]. — Минск, 2008. — С. 93-94.
Представлена кафедрой электропривода и автоматизации промышленных установок и технологических комплексов Поступила 20.05.2010
cyberleninka.ru