19.11.2003

Регулируемые электроприводы на основе вентильных электродвигателей

Регулируемые электроприводыВ развитых странах наблюдается широкое внедрение высокотехнологичной электротехнической продукции, которая не только решает вопросы снижения энергопотребления, но и позволяет создавать электротехнические комплексы с малым выделением потерь и целым рядом новых качеств. Так, успехи в области силовой и микропроцессорной техники открыли благоприятные условия для создания нового поколения электроприводов на базе вентильных электродвигателей. Практически все ведущие электротехнические фирмы мира осваивают в настоящее время выпуск таких электродвигателей.

Вентильные приводы, по отношению к существующих типам электрических машин, имеют следующие основные преимущества:

- Отсутствие скользящих электрических контактов, что существенно повышает ресурс и надежность по сравнению с электродвигателями постоянного тока или асинхронными с явно выраженной обмоткой на роторе.

- Высокие показатели КПД > 90% и Cos j > 0,95 (у асинхронных электродвигателей КПД < 86% и Сos j < 0,86).

- Незначительные изменения КПД и Cos j при изменении нагрузки двигателя по мощности и при колебаниях напряжения питающей сети.

- Возможность регулирования частоты вращения по различным законам.

- Минимальное значение токов холостого хода и рабочих токов, что позволяет точно измерять нагрузку на привод и оптимизировать режим работы.

- Низкий перегрев электродвигателя, что особенно важно при работе в нестандартных режимах с возможными перегрузками.

- Более высокий срок службы из-за роста ресурса изоляционных материалов, работающих при более низких температурах.

- Увеличение ресурса электродвигателя и всего агрегата за счет возможности оптимизации режимов работы по скорости и нагрузке.

- Обеспечение взрывобезопасности.

- Эффективная работа с различными переменными нагрузками в связи с наличием сильного потока возбуждения и невысокой индуктивности цепи якоря.

Ведущими электротехническими компаниями освоен выпуск вентильных электродвигателей (от единиц ватт до сотен киловатт) для различных областей, в том числе аэрокосмической, транспортной, медицинской, станкостроительной, вычислительной техники и т.д.

Одним из основных препятствий для широкого внедрения вентильных приводов в оборудовании, гдеРегулируемые электроприводы электродвигатель отдален от станции управления на значительное расстояние (например, погружные электронасосы для добычи нефти) или когда оборудование подвергается значительным механическим воздействиям вибрационного и ударного характера, является наличие датчика положения ротора, который дает команду на подключение тех фаз электродвигателя, которые создают максимальный момент с полюсами ротора. Этот недостаток, связанный с необходимостью введения дополнительных слаботочных каналов управления, существенно обесценивал остальные преимущества этого типа электродвигателей.

Нашими специалистами разработан способ управления вентильными электродвигателями мощностью до 160 кВт без датчика положения ротора. Путем проведения ряда экспериментально-исследовательских работ удалось определить комплексные показатели, которые характеризуют модель электрической машины. С помощью этих показателей составлены алгоритмы, реализованные на базе быстро действующих PIC-контроллеров. Определение оптимального момента переключения фаз обеспечивается до скоростей вращения 30000 об/мин. и на удалении до 3000 м. При этом было подтверждено, что электрическая машина сохраняет работоспособность с оптимальными характеристиками в широком диапазоне скоростей и нагрузок. Без датчика положения ротора обеспечивается работоспособность вентильных машин различного типа: с постоянными магнитами, индукторных и с электромагнитным возбуждением. Таким образом, важным преимуществом разработанного способа управления служит его универсальность. Разработанный способ защищен патентом.

Регулируемые электроприводыМноголетний опыт внедрения новых современных технологий создания машин, применение высококачественных материалов позволили создать электродвигатели, характеристики которых значительно превышают характеристики изделий, выпускаемых в настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью. Нашими специалистами впервые в мировой практике разработаны, изготовлены, испытаны и запущены в серийное производство на ОАО "ЧЭАЗ" комплектные вентильные электроприводы серии РИТЭКС-01 для погружных насосов мощностью от 16 до 48 кВт. Разработан и прошел заводские испытания вентильный привод погружных винтовых насосов с высокими рабочими моментами 250 ÷ 500 об/мин., что позволяет исключить использование редукторов. Оригинальность разработанных конструкций подтверждена патентами.

Экономия электроэнергии достигается за счет высокого КПД и Cos j самого вентильного электродвигателя, а также высокой степенью интеллектуализации системы управления.

Увеличение ресурса работы обеспечивается созданием низкооборотных высокомоментных электродвигателей с хорошей перегрузочной способностью путем создания многополюсных конструкций, что лежит в основе принципиальных возможностей вентильных электродвигателей. Высокая надежность, низкий уровень вибрации, плавное изменение вращающегося момента, сравнительно малый нагрев в процессе работы при высоком КПД - все это обеспечивает длительный срок службы систем с вентильными электродвигателями.

Создание и внедрение нового поколения электротехнического оборудования на базе вентильных электродвигателей позволит российской продукции конкурировать на мировом рынке и, прежде всего, в таких областях как приводы для погружных насосов нефтяных и водяных скважин; винтовых насосов для перемещения вязких несвободно текущих сред с твердыми веществами и без них; грузоподъемного оборудования (краны, лебедки, лифты и т.п.); вспомогательных нужд электростанций и коммунального хозяйства; станкостроения; городского транспорта и метро; летательных аппаратов; индукторных электрических машин для ветро- и гидроэнергетики.

Журнал "Территория Нефтегаз" (№ 10, 2003 г.)


АРХИВ НОВОСТЕЙ: