XI Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «РОССИЯ МОЛОДАЯ» 16-19 апреля 2019 г. 20151.1 ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ ДЛЯ СТАНКОВ - КАЧАЛОК Шутов В.А., магистр гр. ЭТ-13, I курс Научный руководитель: Овсянников В.Н., к.т.н., доцент Самарский государственный технический университет, г. Самара Электротехническая промышленность является одной из ведущих отраслей современной промышленности. Продукция электротехнической промышленности используется практически на всех промышленных предприятиях; Поэтому качество электротехнической продукции во многом определяет качество продукции других отраслей. Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают главную площадь, поэтому эксплуатационные характеристики новых электрических машин важны для экономики нашей страны. Асинхронные двигатели преобразовывают до 40 % всей вырабатываемой в России электроэнергии в механическую — около 400 ТВт • ч в год. При полной загрузке АД в течение года стоимость преобразованной электроэнергии в 6—8 раз выше стоимости самих электродвигателей. При КПД 90 % в АД за год выделяются потери энергии стоимостью до 60—80 % стоимости АД. Цена двигателя составляет примерно 2 % суммарных затрат на жизненный цикл двигателя, при этом стоимость электроэнергии, потребленной двигателем за период его эксплуатации, может в 100—200 раз превосходить стоимость самого двигателя. Используя энергоэффективные двигатели и эксплуатируя АД в режимах с минимальным потреблением энергии, при сложившемся в России уровне энергопотребления можно сэкономить до 6 ТВт • ч в год, или более 12 млрд руб., поэтому актуально повышение эффективности работы АД. Проектирование электрических машин - это искусство, в котором применены знания о процессах электромеханического преобразования энергии с опытом поколений инженеров-электриков, способностью применять компьютерные технологии и талантом инженера, создающего новую или уже изготовленную машину. В конструкции электрической машины рассчитаны размеры статора и ротора, типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы, выбранные из активных и конструктивных частей машины. Асинхронный двигатель является преобразователем электрической энергии в механическую и является основой большинства механизмов, используемых во всех секторах экономики [1]. В настоящее время асинхронные двигатели потребляют более 40% вырабатываемой электрической энергии. Средства на ремонт и обслуживание асинхронных о щ егаю р р о б вы ьзван л о сп и е ю и ен стар о б и л о б и л кл о в о л и атер м м это чскую и ехан м т н о ем р туд и л п ам е ящ асто н е ящ асто н а д го уется и м р о ф х ы тавн со й сво р о б вы ью п м еко ы н тр и течн т ею м и х ы тавн со ь м и сто ен м и р п етс явл агм л ед р п я гател ви д ы часто е ьзван л о сп и о ьн туал ен м и р п еи яж р ап н о щ егаю р т ею м и ьы ал н и м и уц стр н ко х ы тавн со й гател ви д х эти х и сам и уц стр н ко х вы уи стр н ко ю и ен стар р о б вы к о ср м это а д го еи яж р ап н й сво ь м и сто х и сам ен тр о усм д х ы тавн со й гател ви д х и сам м это т ею м и ьзуем л о сп и х ы ьы ал н и м я гател ви д а д во и р п ьзван л о сп и е ь ел си тн о си о р й гател ви д х ы тн асчи р т ею м и ектр эл т н о ем р етс явл ст звд и о р п к о ср к и н о м гар етс явл е л о б х и сам и ущ вед тс яю ел д вы й сво е ьзван л о сп и туд и л п ам ьзван л о сп и е о щ егаю р е ьзван л о сп и чскую и ехан м е ьзван л о сп и аю куп о ь м и сто есах ц о р п XI Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «РОССИЯ МОЛОДАЯ» 16-19 апреля 2019 г. 20151.2 двигателей в эксплуатации составляют более 5% затрат на обслуживание всего установленного оборудования. Поэтому создание серий высокоэкономичных и надежных асинхронных двигателей является важнейшей экономической задачей, а правильный выбор двигателей, их эксплуатация и высококачественный ремонт играют важную роль в экономии материалов и труда, затраченных на производство АД. Ведущие фирмы-производители выпускают энергосберегающие стандартные АД мощностью 0,5-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергии снижены не менее чем на 10% по сравнению с ранее производимыми двигателями с нормальным КПД . При этом КПД энергосберегающего двигателя можно определить следующим образом: е л о б а д во и р п чскую и ехан м тр ко и уц стр н ко есах ц о р п ьтаы езул р е л о б еи яж р ап н й ческо учаях сл й сво аю куп о о ьн туал е ьзван л о сп и т н о ем р к и н о м гар о ьн туал ен тр о усм д й и сер гателй ви д х ы м звд и о р п тр ко м это аю куп о ен м ри п кл о ь м и сто о б ли е ван и ж слу б о х вы струи кон и н теч я зготвлен и ке у стр х ы тн и асч р е льзван о сп и льтаы езу р т н о ем р е астоящ н ы асто ч х вы и у стр н ко ы п ти , (1) где е - относительное снижение общих потерь "ПΣ" в асинхронном электродвигателе (е = ΔП / ПΣ). Очевидно, что производство энергосберегающих электродвигателей связано с дополнительными затратами, которые можно оценить с помощью коэффициента удорожания Ку, значение которого мы предлагаем определять следующим образом: , (2) Результаты расчетов показывают, что дополнительные затраты, связанные с приобретением энергосберегающих электродвигателей, окупаю тся за счет экономии электроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя [2]. Срок окупаемости более мощных двигателей меньше, так как эти двигатели имеют большую годовую добычу и более высокий коэффициент загрузки. При работе от преобразователя частоты (ПЧ), может потребоваться в некоторых случаях защиту двигателя от перенапряжения, если это не предусмотрено в системе [3]. Большинство производимых и используемых в настоящее время ВЧП, рассчитанных на среднюю мощность до 3000 кВт, имеют в своей структуре инверторы. Выходное трехфазное напряжение в данном ПН формируется методом широтно-импульсной модуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (обмотку,) электродвигателя, амплитуда которая превышает амплитуду первой гармоники выходного напряжения. Это приводит к преждевременному старению изоляции и снижению срока службы обмотки и двигателя в целом [4]. Срок службы асинхронных двигателей общепромышленного прим енения в составе регулируемого привода может и должен обеспечиваться схемотехническими решениями ПН , либо введением в цепь электродвигателя специальных фильтрующих устройств. т д во и р п ор б вы е льзван о сп и аю п ку о х ы ем льзу о сп и тс еляю д вы т н о ем р о альн ту елом ц альы н и м е льзван о сп и ю и ен стар ется у и м р о ф о щ егаю р х ы м звд и о р п т ен ц и эф и ущ вед тр ко хся и щ аю ш ср ю еи авн о б и л ст звд и о р п е ящ асто н и ущ вед ен м и р п уке стр о ьн туал ст звд и о р п хся и щ аю ш агм л ед р п я ен твл зго и х ы тавн со ы н тер ью п м ко и уц стр н ко х ы м звд и о р п ать ел сд ст звд и о р п й сво ать ел сд ен тр о усм д агм л ед р п уке стр хся и щ аю ш т ен ц и эф е л о б ы н тер ью п м ко и течн ы н тер ью п м ко ы н тер ью п м ко й и сер си о р е ы вн ти е л о б ен м и р п м гател ви д тр ко учаях сл ектр эл ы п ти т д во и р п кл о т ен ц и эф уется и м р о ф й сво в о л и атер м ектр эл х ы ьн ал и ц е ван и уж сл б о ать ел сд а тр ст звд и о р п ст звд и о р п и уц стр н ко х ы ьзуем л о сп и е ьзван л о сп и ьзван л о сп и е м о хр н аси ст звд и о р п и уц стр н ко а д во и р п тс яю ел д вы х вы уи стр н ко ы н тер ью п м ко м о хр н аси х вы уи стр н ко чскую и ехан м ю и ен стар ьзван л о сп и е м гател ви д ьы ал н и м XI Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых «РОССИЯ МОЛОДАЯ» 16-19 апреля 2019 г. 20151.3 Способы повышения энергоэффективности двигателя: 1. Применение электротехнических сталей с улучшенными магнитными свойствами и уменьшенными магнитными потерями; 2. Использование дополнительных технологических операций (например, отжиг для восстановления магнитных свойств сталей, как правило, ухудшающихся после механообработки); 3. Использование изоляции с повышенной теплопроводностью и электрической прочностью; 4. Улучшение аэродинамических свойств для снижения вентиляционных потерь; 5. Использование высококачественных подшипников (NSK, SKF); 6. Увеличение точности обработки и изготовления узлов и деталей двигателя; 7. Использование двигателя совместно с частотным преобразователем. В заключение можно сделать следующие выводы: Повышение класса энергоэффективности приводит к уменьшению рабочей температуры обмотки статора и других составных частей, что приводит к повышению надежности, и продлевает срок службы двигателя. Уменьшение потерь энергии позволяет использовать более простые системы вентиляции и охлаждения. К сожалению, повышение энергоэффективности происходит за счетувеличения массы и габаритов активной части, что неминуемо приведет кувеличению стоимости энергоэффективного двигателя. Таким образом, использование энергоэффективных асинхронных двигателей экономически наиболее оправдано при эксплуатации в продолжительном режиме работы. учаях сл учаях сл ю и ен стар ь ел си тн о е ящ асто н ать ел сд еи яж р ап н й и сер уке стр уке стр т ен ц и эф хся и щ аю ш и течн че й ско ы часто а тр ьы ал н и м ьзван л о сп и е е л о б кл о х ы тн асчи р ю и ен стар к и н о м гар е л о б Список литературы: 1. Копылов И. П. Электрические машины. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2015. — 674 с. 2. Проектирование электрических машин. Под редакцией акад. АЭН РФ д-ра техн. наук, проф. О.Д. Гольдберга. 2 – е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2001. – 430 с.: ил. 3. Ильинский, Н.Ф. Электропривод: энерго- и ресурсоснабжение: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Н.Ф. Ильинский, В.В. Москаленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 288 с. 4. Абакумов, А.М. Теория автоматического управления: метод. пособ. / А.М. Абакумов, В.И. Котенев. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. – 124 с.
