Учебное пособие 800516

коллектора, щеткодержателя и других условий. С этим фактором перекликается и радиальный люфт ротора, расположенного рядом с коллектором. Точность посадки коллектора на вал и ее прочность вносят свой вклад в качество коммутации.

Положительное влияние на коммутацию оказывает сдвиг щеток с геометрической нейтрали на физическую. Однако это актуально для нереверсивных машин постоянного тока.

Известны и другие решения вопроса улучшения коммутации. Такие решения зачастую зависят от специфики конкретной

в отдельный класс – специальные методы. Среди них: гальваническое покрытие активной поверхности коллектора; нарезка на нем специальной мелкой резьбы; введение

вконструкцию ЩКУ дополнительной смазывающей щетки, которая не участвует в процессе проведения тока, но способствует образованию политурной пленки; введение в якорную цепь дополнительных элементов (конденсаторы, диоды, нелинейные сопротивления и др.); реализация целых электронных блоков улучшения коммутации.

Вприведенном перечне не приводились классические технические решения, применяемые в ДПТ для улучшения коммутации – добавочные полюса и компенсационная обмотка, – поскольку они не актуальны для машин малой мощности, а упор

вработе сделан на универсальные методы увеличения ресурса.

Взаключение отметим, что осуществление любого из

840 с.

3.Пархоменко Г. А. Электрические микромашины: уч. пособие / Г. А. Пархоменко. – 2-е изд., перераб. – Воронеж: Научная книга,

2008.

Воронежский государственный технический университет

21

УДК 621.313.292

И. С. Шамаяева, А. В. Юлдашева, Т. В. Попова

ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОНОМНОГО ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

В работе проводятся исследования частотно-регулируемых электроприводов устройства охлаждения магистрального газа с помощью вентиляторов. Рассмотрены возможности использования одного

Проанализированы вопросы энергосбережения в системах управления электроприводами, так и вопросы электромагнитной совместимости электроприводов с асинхронными двигателями для вентиляторов установок охлаждения газа с источниками электроснабжения.

Ключевые слова: электропривод, асинхронный двигатель, автономный газоперекачивающий комплекс, вентилятор охлаждения газа.

Основой энергоэффективной эксплуатации магистральных газопроводов является оптимизация технологических процессов транспорта газа.

В работе проведено исследование электроприводов с асинхронными двигателями мощностью 37 кВт серии ВАСО. Эти двигатели взрывозащищенные вертикального исполнения, они часто применяются в электроприводах для воздушного охлаждения газа. Редукторы в них не предусмотрены, они в основном эксплуатируются в средах, где могут образовываться взрывоопасные смеси [1].

Рассматривая различные ситуации при работе установок охлаждения газа, которые обеспечивают поддержание заданной температуры газа при перекачке, необходимо учитывать, что все режимы установки должны быть энергосберегающими, так как мощность электроприводов, которые установлены на газопроводе, составляет порядка 1 МВт, и на охлаждения газа приходится около 60 % расхода электроэнергии от производственных нужд. Энергосберегающим способом решения этих задач является применение систем автоматического управления на базе частотнорегулируемого электропривода вентиляторов аппарата воздушного охлаждения.

22

На компрессорных станциях для вентиляторов использовалось релейное управление, которое обеспечивало включение или выключение определенных электродвигателей вентиляторов. Не все процессы были автоматизированы, часто эти переключения осуществлял оператор по показаниям датчиков

вентиляторов аппарата воздушного охлаждения позволило автоматизировать процесс, а самое главное – обеспечило экономию электроэнергии.

Частотное регулирование способствует повышению энергосберегающего управления режимами работы аппарата воздушного охлаждения газа [2].

Проведено моделирование системы автоматического управления аппаратов воздушного охлаждения газа, которая содержит в своём составе электроприводы с асинхронными

процессов как по температуре газа, так и по частоте вращения вентиляторов.

Экономические расчеты показали, что применение на каждый асинхронный электродвигатель преобразователя частоты нерентабельно, не оправдывает затраты на новое оборудование, а значит, не может снизить стоимость газа после перекачки. Наибольший интерес представляет использование одного преобразователя частоты для управления несколькими асинхронными двигателями одного типа и мощности [2].

Работа электроприводов с преобразователями частоты от автономных источников соизмеримой мощности влияет на форму тока, потребляемую от этого источника. Поэтому при исследовании рассматривался вопрос электромагнитной совместимости электроприводов и автономного источника энергии [3, 4]. Увеличение мощности автономного источника питания компрессорной станции повышает стоимость газа.

Моделирование электропривода вентиляторов с асинхронными двигателями проведено для двух случаев:

23

-при питании электроприводов вентиляторов от сети;

-при питании от автономного источника собственных нужд. Полученные результаты показывают, что применение

преобразователей частоты для управления асинхронными двигателями вентиляторов установки охлаждения газа повышают КПД установки и обеспечивают энергосберегающие режимы.

В качестве источника для питания собственных нужд компрессорной станции используют газотурбинные установки. Самым сложным режимом в этом случае для всего газоперекачивающего комплекса является пусковой режим, поэтому часто приходится осуществлять пуск при использовании внешнего энергоснабжения, а затем переходить только на автономное питание.

Литература

1.Белов М. П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для вузов / М. П. Белов, В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.

2.Алимов С. В. Применение современного электропривода переменного тока в технологиях газовой и нефтяной промышленности. Кн. 3 / С. В. Алимов [и др.]. – М.: Машиностроение-1, 2009. – 132 с.

3.Бочкарева И. И. Обеспечение электромагнитной совместимости частотно-регулируемого электропривода вентиляторов установок охлаждения газа с источниками электроснабжения / И. И. Бочкарева // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 2 (Электронный журнал). – URL: www.science-education.ru /102-5814.

4. Устинов Е. В. Уменьшение энергопотребления аппаратов воздушного охлаждения газа / Е. В. Устинов // Газовая промышленность. 2016. – № 8. – С. 54-57.

Воронежский государственный технический университет

24

УДК 621.313.292

М. О. Коновалов, Д. А. Корнева, О. А. Киселёва

ЭЛЕКТРОПРИВОД НА БАЗЕ СИНХРОННОГО ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ КРЕСТОВОГО КООРДИНАТНОГО СТОЛА

В работе проводится исследование электропривода на базе синхронного линейного двигателя для крестового координатного стола. В связи с тем, что для электропривода часто необходимо индивидуальное изготовление линейных синхронных двигателей или его доработка под конкретный координатный стол, то это сдерживает их более широкое использование.

Ключевые слова: синхронный линейный электродвигатель, крестовой координатный стол.

Координатный стол представляет собой мехатронную производственную установку, в данном случае выполненную на линейных синхронных электроприводах. Для точного перемещения инструмента относительно деталей, укрепленных на крестовом координатном столе, используются датчики и устройства, где происходит обработка этих сигналов.

Линейные электродвигатели, используемые в крестовых координатных столах, обеспечили возможность обработки деталей, к которым необходим доступ со всех сторон. Это особенно актуально для станков с непрерывной подачей заготовок обрабатываемых деталей.

Каждая координата имеет свою систему управления, поэтому перемещение может быть осуществлено как одновременно, так и

вопределенном порядке. Применяются системы числового

программного управления, содержащие управляющие ЭВМ и контроллеры. Они функционируют в режиме реального времени, исполняют предварительно составленную пользователем управляющую программу и выдают на электроприводы сигналы задания, содержащие информацию о желаемом движении по каждой управляемой координате стола. При этом осуществляется контурное управление движением рабочего органа технологической машины путём согласования движений различных подвижных частей координатного стола [2].

25

В качестве датчика обратной связи линейного электропривода используется измерительная система линейных перемещений. В системе управления линейным электроприводом применяют интеллектуальный электронный преобразователь – контроллер линейного синхронного двигателя, включающий в себя силовую и управляющую часть.

Применение линейных синхронных электродвигателей прямого действия в конструкциях координатных столов с числовым программным управлением обеспечивает:

-увеличение скорости быстрых перемещений в шесть раз;

-ускорение в десять раз;

-точность позиционирования в пять раз;

-производительность в 1,4 раза;

-снижение металлоемкости в 3,5 раза;

-уменьшение трудоемкости сборки и ремонта в два раза.

На сегодняшний день наиболее широкое распространение получили для координатных столов плоские линейные электродвигатели.

Наряду с достоинствами в линейном электродвигателе есть проблема, связанная с отводом излишнего тепла в окружающую среду. Это связано с тем, что сверху на ползуне укрепляют подвижный элемент, снизу на минимальном расстоянии находится плита с постоянными магнитами. Практически все тепло, выделяющееся при работе электродвигателя, может вызвать тепловые деформации, ведущие к перекосам рабочего органа и, как следствие, недопустимым погрешностям обработки и чрезмерному износу направляющих.

Максимальная температура в линейном синхронном электродвигателе без контура охлаждения может достигать 100° С. Для обеспечения высокой точности необходимо решать проблему чрезмерного тепловыделения. Применение же системы охлаждения увеличивает стоимость электродвигателя, расходы на эксплуатацию станка и напрямую отражается на себестоимости обработки.

Координатный стол с линейным электроприводом является законченным изделием, поэтому конструктор может выбрать координатный стол и установить его на станок. Диапазон перемещений детали, в зависимости от назначения крестового координатного стола, находится в диапазоне от 100 до 3000 мм. Одни могут переносить объекты массой до 1 кг, а другие способны

26

с высокой точностью перемещать рабочие органы массой до 100 кг, преодолевая при этом силы, обусловленные процессом обработки.

Линейная максимальная скорость движения координат стола определяется особенностями технологической операции и требуемой производительностью и может достигать до 2 м/с, причем погрешность позиционирования высококачественных координатных столов не превышает 50 мкм. Современные координатные столы представляют собой высоконадёжные и долговечные устройства, средний срок работы в реальных условиях производства достигает 15 тысяч рабочих часов.

Разработанные модели двухкоординатных электроприводов для крестовых координатных столов были исследованы при подаче на вход управляющих воздействий, которые формировались по различным законам в функции времени. Результаты, полученные при исследовании, а также анализ литературы показал, что при моделировании линейного двигателя можно выявить его недостатки, найти пути их устранения и получить требуемые результаты [2-4].

Литература

1.Бочкарев А. В. Магнитоэлектрический линейный двигатель мехатронного модуля осей подачи / А. В. Бочкарев, Ю. П. Петунин // Инновационная наука. 2016. – № 2-3 (14). – С.17-20.

2.Кузнецов Э. Г. Моделирование линейного

бесконтактного электродвигателя постоянного тока / Э. Г. Кузнецов, А. С. Гончаров, В. А. Поваляев // Энергия – ХХI век : науч.-практ. Вестн. – М., 2006. – № 4 (62). – С.55-61.

3.Анненков А. Н. Моделирование электромагнитных процессов в линейных синхронных двигателях / А. Н. Анненков, А. С. Гончаров, Э. Г. Кузнецов, С. М. Миронов // Энергия – ХХI век : науч.-практ. Вестн. – М., 2006. – № 4 (62). – С. 62-72.

4.Киселёва О. А. Дискретный эквивалент идеальному векторному управлению бесконтактным двигателем постоянного тока

/О. А. Киселёва, С. А. Винокуров, Т. В. Попова // Моделирование,

оптимизация и информационные технологии. – 2017. – № 1(16). –

С. 16.

Воронежский государственный технический университет

27

УДК 621.3

Д. В. Ягольницкий, А. В. Тикунов

ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ В ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОЕНИИ

В статье рассмотрены перспективы импортозамещения в электромашиностроении.

Ключевые слова: импортозамещение, асинхронный двигатель, проектирование электродвигателя.

В последние годы в нашей стране активно проводится программа импортозамещения, нацеленная на защиту интересов отечественных производителей, что связано с мировыми политическими и экономическими процессами. В данный момент времени наша страна из-за санкций, введенных многими европейскими государствами, ограничена в плане доступа к мировым рынкам, технологиям, финансовым ресурсам, что может привести к еще большему технологическому отставанию России от западных стран.

Для уменьшения влияния этих тенденций Россия должна организовать принципиально новые механизмы увеличения инвестиций, совершенствования технологий, увеличения уровня человеческого капитала, а также количественные и качественные

и модернизации производства. Стратегия импортозамещения направлена на стимулирование производства, повышение качества производимой продукции, технологий, используемых в промышленности, а также развитие и внедрение новых разработок.

Результатом новой экономической политики России должна являться замена импортных товаров отечественными образцами, не только не уступающим по своим характеристикам, но и превосходящим импортные аналоги, что в значительной мере позволит свести к минимуму негативные последствия антироссийских санкций.

Итогом проделанной работы по импортозамещению должно являться увеличение конкурентоспособности

28

отечественной продукции путем способствования технологическому совершенствованию производства, повышения его результативности и разработке новых конкурентоспособных видов продукции. Грамотное решение сложившейся проблемы позволит не только уменьшить импорт, но и возможно позволит нашей стране заняться экспортом своей промышленной продукции, а, кроме этого, при решении задач импортозамещения будут создаваться новые рабочие места.

В области электромашиностроения есть огромные возможности по импортозамещению, так как большинство используемых электрических машин и аппаратов в нашей стране являются импортными. В связи с чем, на сегодняшний день основной задачей проектирования отечественных электродвигателей является создание современных машин с высокими энергетическими показателями, конкурентоспособных

инадежных [1–3]

Врамках данной проблемы был спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, аналогом которого

является двигатель K210 100L2 BAHSGBFDS-KKNS,

произведенный компанией VEMmotorsGmbH.

Показатели зарубежного и отечественного двигателей представлены в таблице, на рисунке приведены кривые КПД и cosφ отображены (пунктирной линией обозначены показатели серийно

о меньшем потреблении реактивной мощности из энергосистемы.

Показатели двигателей

29