Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
«ODW-Elektrik» у Новому Роздолі: нарощення потужностей
24.04.2017р.

Днями у місті Новому Роздолі на Львівщині, віддавна...

Завтра «ЛЕО» припиняє постачання електроенергії на НКТ
24.04.2017р.

ТОВ «Луганське енергетичне об'єднання» з 25 квітня...

Україна – Польща: реалізація проектів в енергетичній сфері
20.04.2017р.

Перший заступник міністра енергетики та вугільної...

Три стадії переходу на відновлювану енергетику
20.04.2017р.

Процес переходу на чисту енергетику в більшості...

Експозицію «Schneider Electric» відкрила посол Франції
19.04.2017р.

Днями у Києві відбулася традиційна Міжнародна...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

7314
11.04.2007р. |
Асинхронні двигуни: куди йдемо

Як і раніше, найпоширенішим, надійним і дешевим перетворювачем електричної енергії в механічну залишається асинхронний двигун. За більш ніж столітню історію свого розвитку він досяг певної досконалості, яка забезпечується за рахунок розробки сучасних електротехнічних і електроізоляційних матеріалів, розвитку нових конструкторських, проектувальних, технологічних рішень. Прогрес, зумовлений цими факторами, неухильно триває. І тому, поряд з багатьма іншими шляхами енергозбереження в електроприводі, одним з найбільш діючих є вдосконалювання асинхронних двигунів.
"Електротема" № 24 (56) 2004 року

Для масових нерегульованих електроприводів назріла необхідність переходу на енергозбережувальні двигуни, у яких за рахунок збільшення маси активних матеріалів забезпечене підвищення значень коефіцієнтів корисної дії й потужності. Економічна доцільність енергозбереження за рахунок подорожчання двигуна, що також пов`язане з економією ресурсів і енергії, повинна бути ретельно обґрунтована. Ряд західних фірм, наприклад фірма „Гоулд” (США) виготовляє серію енергозбережувальних двигунів, у яких підвищення ККД та коефіцієнта потужності на 5% досягається при збільшенні вартості двигуна на 30-40%. Конструктивні рішення в енергозбережувальних двигунах пов`язані з подовженням сердечників, максимальним використанням пазів у статорі й роторі, ретельним вибором числа й геометрії зубців.

Використання регульованого електропривода дозволяє раціонально керувати технологічними процесами при мінімізації споживання енергоресурсів. Тому в промислово розвинених країнах близько 20% всієї виробленої електроенергії перетворюється в механічну енергію за допомогою регульованих електроприводів. Енергозбереження засобами регульованого електропривода нині широко застосовується. Наприклад, перехід від нерегульованого електропривода до регульованого відцентрових машин - насосів і вентиляторів дозволяє заощаджувати до 50% електроенергії. Крім того, зменшення експлуатаційних витрат, пов`язаних з обслуговуванням агрегатів і систем, дає додатковий економічний ефект. Незважаючи на високу вартість впровадження, терміни окупності регульованих електроприводів за рахунок економії електроенергії, зазвичай, не перевищують трьох років. При масовому впровадженні в масштабах країни економія може становити 8-12% від всієї вироблюваної електроенергії. Широке впровадження регульованого електропривода дає можливість також удосконалювати технологічні процеси, забезпечує комплексну механізацію й автоматизацію виробництва, сприяє підвищенню якості продукції, зниженню її собівартості, зростанню продуктивності праці, підвищенню надійності й терміну служби обладнання.

При розробці регульованих електроприводів одним з найбільш важливих завдань є вибір асинхронного двигуна. Від того, наскільки правильно воно буде вирішено, залежать техніко-економічні показники як самого двигуна, так і приводу загалом. Незважаючи на значні досягнення в розвитку регульованих асинхронних електроприводів, відсутні чіткі рекомендації з вибору двигунів для них. Це пов`язано зі значними труднощами, що виникають при формалізації процесу вибору загальнопромислових двигунів для роботи в складі регульованого приводу. Вирішення завдання вибору залежить від типу, величини й режиму роботи навантажувального механізму приводу, необхідного діапазону регулювання, типу напівпровідникових перетворювачів, виду регулювання й закону частотного керування, застосовуваного в ньому.

За деякими оцінками, використання загальпромислових серійних асинхронних двигунів у частотному приводі призводить до зниженняйого ККД і вимагає завищення їхньої встановленої потужності на 15-20% при роботі в сталих режимах і до 40-45% при роботі в динамічних режимах. Через вищі гармоніки напруги й струму на виході перетворювачів втрати у двигуні зростають на 5-6%.

Використання серійних асинхронних двигунів у напівпровідникових приводах не є оптимальним за масогабаритними, енергетичними та іншими показниками. Тому необхідне проектування спеціальних регульованих асинхронних двигунів з поліпшеними регулювальними, пусковими, динамічними й віброакустичними властивостями. Застосування регульованих асинхронних двигунів, спроектованих з урахуванням специфіки їхньої роботи в умовах регульованого електропривода, замість загальпромислових асинхронних двигунів дає можливість значно знизити масу, габарити й вартість електроприводів, поліпшити їхні функціональні показники. Якщо оптимально спроектувати двигун для частотного регулювання, можна отримати на 25% більшу потужність, ніж у загальпромислових двигунів того ж габариту, або зменшити їх об’єм при тій же потужності.

Однак створити універсальний, годящий для всіх випадків регульований двигун не можна. Оптимальним він може бути тільки для кожного конкретного типу перетворювача, виду регулювання, способу керування, закону частотного регулювання, діапазону регулювання частоти обертання, характеру й величини навантаження. У принципі двигуни треба диференціювати за типами виробничих механізмів, звісно, підраховуючи економічну доцільність такого поділу, що залежить від обсягів виробництва. Крім того, регульовані асинхронні двигуни, що живляться від перетворювачів - джерел напруги й від перетворювачів - джерел струму, повинні відрізнятися.

Технічними передумовами, що забезпечують переваги адаптованих двигунів над серійними машинами, є:

- усунення вимог до пускових характеристик (не ставиться завдання забезпечення кратності пускового й максимального моментів), у зв`язку із чим може бути застосована відповідна форма паза ротора (наприклад відмова від глибоких пазів), що забезпечує мінімальний активний опір обмотки ротора й меншу індуктивність розсіювання;

- необхідна частота обертання виробничого механізму, зумовлена частотою живлення двигуна, кількістю полюсів обмотки статора АД й передаточним числом редуктора, яку можна забезпечити при різних комбінаціях цих трьох величин;

- можливість деякого зниження перевантажувальної здатності АД, оскільки система приводу ПП відслідковує параметри напруги або струму живлення двигуна;

- використання ефективних систем самоохолодженняі, за потреби, примусового охолодження;

- можливість вибору оптимального співвідношення нестандартних значень напруги й частоти запроектованого двигуна, відмінного від базового й узгодженого з номінальними значеннями перетворювача, що дозволяє знизити масу й габарити;

- посилення ізоляції витків обмотки статора з метою захисту її від імпульсних перенапруг;

- використання відповідних підшипників з врахуванням як високих швидкостей обертання, так і появи підшипникових струмів від високочастотної комутації (деякі фірми, наприклад, АВВ, уже пропонують використати в частотнорегульованих АД підшипники з ізольованим внутрішнім або зовнішнім кільцем, з керамічними кульками тощо; підшипники з діелектричним покриттям випускаються й у Росії).

Залежно від технічного завдання, проектування регульованих асинхронних двигунів може мати дві постановки. Перша постановка - проектування на певне за характером й величиною навантаження з відповідним законом частотного керування у заданому діапазоні регулювання. Друга - проектування регульованих асинхронних двигунів, що задовольняють різні за характером навантаження. Так здійснено проектування двигунів серії ROTEC фірми Sіemens. У цьому випадку в результаті проектування визначається діапазон регулювання, у якому забезпечується сталість заданої потужності, або навпаки, визначається потужність, при якій забезпечується заданий діапазон регулювання. Регульовані асинхронні двигуни можуть проектуватися у вигляді серій (ROTEC) або у вигляді електричних модифікацій серій (серія АИ), побудованих на базі основного виконання. Рішення задачі проектування модифікації полягає в цілеспрямованому перерахуванні з використанням оптимізаційних процедур базового серійного двигуна.

У рамках розробленої в 1989 році уніфікованої серії асинхронних двигунів Интерэлектро (АИ) була передбачена модифікація частотнорегульованих двигунів двох виконань, обумовлених різними діапазонами зміни частот обертання. Проектування модифікації здійснювалось з розрахунком використання в приводах частотних перетворювачів з амплітудним регулюванням. Однак впровадження цієї модифікації в виробництво не відбулося. Перехід на використання в електроприводах перетворювачів із широтно-імпульсною модуляцією й значними діапазонами регулювання частоти зумовлює необхідність нового підходу до проектування таких двигунів. В 1997 році фірма Sіemens спроектувала двигуни ROTEC (1PA6) спеціально для роботи в регульованому електроприводі потужністю від 0,5 кВт до 300 кВт. Їх вирізняє високі продуктивність, швидкодія й перевантажувальна здатність, низькі моменти інерції, малошумність, добра рівномірність ходу, високий ступінь захисту тощо. Якщо порівнювати чотириполюсні двигуни 1PA6 і 4А однієї потужності, то вага останніх у кілька разів менша. Однак двигуни 1PA6 забезпечують підтримання сталості потужності на валу в певному діапазоні. Щоб досягти цього з використанням загальпромислових двигунів серії 4А необхідно застосувати двигуни, що вищі на кілька ступенів потужності. Свій повний потенціал двигуни ROTEC розкривають у роботі з перетворювачами SІMOVERT MASTER DRІVES, створюючи динамічну систему з високоякісним векторним регулюванням магнітного поля. Слід зазначити, що для різних виконань регулювання (FC - Frequency Control - для регулювання по частоті, VC - Vector Control - для регулювання електромагнітного поля, SC - Servo Control - для регулювання високодинамічних процесів) серія ROTEC пропонує різні типи двигунів. Одне з підприємств концерну АВВ фірма Normelec AG (Німеччина) випускає короткозамкнені АД типу QU для роботи з напівпровідниковими перетворювачами частоти типів ACS. Концерн АВВ робить також регульовані асинхронні двигуни SDM 602 (діапазон потужностей 1,1 - 75 кВт, максимальна частота обертання 6000 об/хв) і регульовані асинхронні двигуни SDM 605 (діапазон потужностей 2,2 - 90 кВт, максимальна частота обертання 9000 об/хв, діапазон регулювання 1500 - 7000 об/хв). Двигуни виконуються з незалежною вентиляцією. Компанія Atlans-Ge Motors (США) випускає серію двигунів АSD для електроприводів із частотними перетворювачами. Фірма „Бауер” (Німеччина) пропонує ряд частотнорегульованих асинхронних двигунів потужністю до 75 кВт, сполучених з редукторами різної конструкції, а також рольгангові з моментом на виході редуктора до 9000 Нм. Регульовані асинхронні двигуни роблять фірми Lenze Bachofen (Німеччина), „Мейден” (Япония), Leroy Somer (Франція). Зокрема Leroy Somer випускає регульовані асинхронні двигуни серії LSMV (0,75 - 132 кВт), у тому числі з незалежною вентиляцією й електромагнітним гальмом. Вага їх на 70%, а вартість на 100% більші за відповідних показників двигунів загальпромислової серії LS. Крім того, фірма Leroy Somer пропонує споживачеві асинхронні двигуни VARMECA (до 7,5 кВт), об`єднані в єдиному конструктиві із частотними перетворювачами. Пристрій VARMECA 7,5 кВт коштує 969 EURO проти 240 EURO вартості тільки двигуна 7,5 кВт. У поєднанні з різними редукторами досягається обертальний момент понад 3000 Нм. Фірма NORD випускає NORDAC trіo - перетворювач частоти, електродвигун, редуктор у одному корпусі, у якому передбачені цифрові і аналогові вводи.

Деякі російські заводи також випускають регульовані асинхронні двигуни. Найширшу номенклатуру частотнорегульованих асинхронних двигунів і комплектних приводів з перетворювачами частоти HІTACHІ пропонує споживачам Владимирський електромоторний завод (ВЕМЗ). Це спеціальні модифікації серій АИР і 5А на всі висоти осей обертання 56 - 355 мм, кількості полюсів від 2 до 12 і потужністю від 0,18 до 315 кВт. Двигуни укомплектовані убудованими термодатчиками, імпульсними датчиками кута повороту ротора й незалежним вентиляторами. Звісно, вони дорожчі від звичайних: при номінальній потужності 4 кВт - в 4 рази, а при потужностях більше 50 кВт - в 20 разів. За бажанням замовника, в комплект можуть бути включені: спеціальні підшипники, убудоване електромагнітне гальмо й при малих потужностях перетворювач частоти, конструктивно об`єднані із двигуном. Ротори цих машин балансуються на підвищену частоту обертання, обмотка статора посилена.

ВАТ „НИПТИЭМ” (м. Володимир) розробило й виготовляє гаму з 29 типорозмірів частотнорегульованих асинхронних двигунів:

- типів 4АМФ2П160, 18,5 кВт і 4АМФ2П180, 30 кВт, двофазних загального призначення;

- типу АДЧ із висотами осей обертання 160 - 250 мм, на потужності від 10 до 80 кВт, двофазних з незалежною вентиляцією, для ковальсько-пресового обладнання;

- типів АЧ і АЧИ з висотами осей обертання 160 - 225 мм, на потужності від 7,5 до 45 кВт, трифазних, з незалежною вентиляцією, датчиками температури й положення ротора, для головних приводів металообробних верстатів;

- типу ДЭШ на потужності від 5,5 до 30 кВт, швидкості обертання до 48000 об/хв, трифазних, що вбудовують у шпиндель.

Ярославський електромашинобудівний завод (ВАТ `ELDIN`) у рамках нової серії RA пропонує для частотнорегульованого електропривода двофазні асинхронні двигуни за розробками ВНИИР (Чебоксари) і спеціальні модифікації двигунів з підвищеним ковзанням для параметричного регулювання в малих діапазонах 1:3 і 1:4, для приводів вентиляційних і насосних агрегатів. Частотні електроприводи завод комплектує своїми АД загального призначення й перетворювачами серії UNІ DRІVE фірми Control Technіques (Англія).

Серії рольгангових двигунів - АР і АРМ, що випускають ВАТ `Сибелектромотор` (Томськ), розроблялися з урахуванням можливості керування ними від перетворювачів частоти. Двигуни серії АРМ допускають роботу від статичних перетворювачів у діапазоні 20 - 70 Гц при пропорційній зміні напруги й частоти. Нині підприємство готове розширити його в межах 10 - 85 Гц. У серії АР є спеціальне виконання для роботи при напрузі 220 В і частоті 20 Гц, ротори цих машин заливаються чистим алюмінієм, як і в кранових АД серії 4МТКМ, призначених для використання в частотних електроприводах механізмів пересування мостових і козлових кранів.

Барачинський електромеханічний завод розробляє тягові асинхронні двигуни із частотним регулюванням для модернізації трамваїв чеського виробництва `Татра-3`, а також планує випускати регульовані асинхронні двигуни для тролейбусів. Аналогічну проблему вирішували вітчизняні транспортники при розробці тягового двигуна АД-914 першого українського електровоза ДС3. На Сафоновському електромашинобудівному заводі виготовляються потужні високовольтні асинхронні двигуни для частотних електроприводів з автономними інверторами струму. Чебоксарский електроапаратний завод випускає регульовані асинхронні двигуни серії ДВА для роботи в складі приводів головного руху верстатів потужністю 5,5 і 7,5 кВт.

Таким чином, тенденції світового електромашинобудування пов`язані з ще большим виробництвом регульованих асинхронних двигунів.

Вітчизняному електромашинобудуванню також потрібно здійснювати поширення розробки й впроваджень у виробництво регульованих асинхронних двигунів. Використання інформаційних технологій автоматизованого проектного синтезу, розробленого прикладного математичного й програмного забезпечення дозволяє реалізувати такі варіанти:

- проектування й виробництво серій регульованих асинхронних двигунів на основі ретельного аналізу ринку споживання;

- розробка регульованих асинхронних двигунів для використання в регульованих електроприводах конкретних електромеханічних систем;

- реддизайн АД, що використовується нині у певних регульованих електроприводах з метою їхньої адаптації до специфічних умов роботи.

Віктор Сергійович ПЕТРУШИН,

професор, д.т.н., завідувач кафедрою електричних машин Одеського національного політехнічного університету

Теги та ключові фрази
регульований електро привід з використанням асинхронних двигунів, асинхронні короткозамкнені двигуни з поліпшеними пусковими властивостями, лекція асинхронні двигуни, асинхронни двигуни, асинхронні двигуни їх використання, історія виникнення асинхронних двигунів, двигуни з незалежною вентиляцією серія, асинхронний двигун для екскаватора, Асинхронний двигун, асинхронні двигуни типу 5А


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.