Новое направление - индукторные приводы

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).

индукторные приводы

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

 
Основные преимущества индукторного привода (ИП), определенные в результате многолетнего опыта разработок и исследований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом:

  • Высокая перегрузочная способность двигателя в пусковом режиме порядка 4-х кратной номинальной величины вращающего момента и выше при соответствующем выборе элементной базы преобразователя;
  • Важнейшим, с точки зрения энергосбережения, преимуществом ИП является сохранение высокого значения КПД двигателя, близкого к номинальному (для крупных машин 97-98%), в часто встречающихся режимах работы с неполной нагрузкой на валу;
  • Более высокий КПД преобразователя (инвертора) за счет работы на низкой частоте 100-300 Гц в отличие от инвертора асинхронного двигателя (АД), работающего в режиме ШИМ на частотах в 2500 Гц;
  • Высокое быстродействие за счет малой инерционности без обмоточного ротора и полностью шихтованной ферромагнитной системы статора и ротора, точность управления моментом, возможность плавного регулирования частоты, вращения в широком диапазоне при фазовом управлении ИП без использования преобразователя ОС/ОС для регулирования постоянного напряжения на входе инвертора (необходимого для АД), что также повышает КПД ИП;
  • Простота конструкции магнитопроводов статора, ротора и катушечных обмоток двигателя, не имеющих пересекающихся лобовых частей, обеспечивает высокую технологичность, повышенные надежность, долговечность и ремонтопригодность;
  • Ротор двигателя не содержит обмоток, поэтому от него не требуется отвод тепла;
  • Высокая надежность силового инвертора, обусловленная схемными решениями, исключающими в нем возможность сквозных коротких замыканий;
  • Повышенная живучесть ИП за счет магнитной независимости фазных обмоток в двигателе и электрической независимости фазных блоков в преобразователе питания, поэтому повреждение какой-либо одной или нескольких фаз приводит не к полной потере работоспособности привода, как у АД, а к частичному снижению мощности.

Примеры индукторных приводов, разработанных и сделанных нашим предприятием

 
 Электродвигатели ИД-45 хода бурового станка СБШ-250, мощность 45 кВт

 Электродвигатели ИД-45 хода бурового станка СБШ-250, мощность 45 кВт

Электродвигатели ИД-45 хода бурового станка СБШ-250, мощность 45 кВт


Электродвигатель ИД-120 вращения бурового става СБШ-250, мощность 120 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-1,1. Мощность 1,1 кВт

Электродвигатель ИД-2000 привода гребного винта морского буксира мощность 2 МВт

Электродвигатель ИД-2000 привода гребного винта морского буксира мощность 2 МВт

Электродвигатель ИД-1250, мощность 1250 кВт

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.

Ротор и статор разрабатываемого индукторного тягового двигателя для горнорудной промышленности

Рис. - Ротор и статор разрабатываемого индукторного тягового двигателя для горнорудной промышленности

Заявленная для разработки мощностью двигателя составляет 520 кВт.


Внешний вид разрабатываемого индукторного тягового электродвигателя

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 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:

  1. От внутренних и внешних коротких замыканий;
  2. От перегрузки по току;
  3. Тепловую защиту;
  4. От обрыва фаз в ИД-40;
  5. От превышения максимальной частоты вращения;
  6. От заклинивания вала;
  7. От пониженного входного напряжения.


Компания "Аксиома Света"
дата основания 2009 год.

Электронная почта:
sales@axiomasveta.com