Описание предложения
Решение сформулированной выше задачи достигается за счет одновременного использования в системе электропривода переменного тока (как синхронного, так и асинхронного) трех следующих новых технических решений: во-первых, увеличения (более четырех) числа фаз подсистемы «инвертор - электродвигатель»; во-вторых, использования в двигателе фазных обмоток нетрадиционных конструкций (названных авторами «деконтуризованными обмотками») или применения полифазных (т.е. имеющих число фаз более четырех) электродвигателей специальных конструкций; в-третьих, использования нетрадиционных способов управления вентильными элементами инвертора.
В этом случае появляется возможность для достижения одной или одновременно нескольких перечисленных ниже целей:
а) при необходимости реализации нелинейно или линейно спадающей механической характеристики (например, в приводах хода электрических транспортных средств, приводах клетей прокатных станов, приводах вращателей буровых станков, приводах металлообрабатывающих станков и в ряде других случаев), - возможность применения в системе электропривода двигателей уменьшенной установленной мощности (такая возможность обеспечивается за счет комплексного использования одного из разработанных нетрадиционных способов управления полифазным инвертором, названного «фазно-полюсным управлением», и принципа частотного регулирования); в результате уменьшается себестоимость изготовления и массогабаритные показатели системы привода;
б) повышение (до 1,5 раз и более) быстродействия системы привода (в том числе и в результате снижения момента инерции ротора электродвигателя в случае реализации нелинейно или линейно спадающей механической характеристики за счет применения в системе привода электродвигателей уменьшенной установленной мощности; см. п. а);
в) улучшение некоторых показателей надежности (в частности, живучести) системы привода за счет применения специальных алгоритмов управления преобразователем частоты в аварийных режимах работы;
г) за счет применения одного из разработанных нетрадиционных способов управления полифазным инвертором, названного «кроссфазным управлением», - практически неограниченное увеличение максимального значения частоты вращения ротора электродвигателя, обусловленного скоростью протекания переходных процессов в силовых вентильных элементах инвертора.
Получаемый продукт - инверторные электроприводы переменного тока нового поколения, по принципам построения и управления, а также по регулировочным возможностям и своей эффективности, - не имеющие аналогов в мире.
Инновационные аспекты предложения
1. Комплексное использование в разрабатываемых инверторных электроприводах переменного тока трех новых технических решений: а) увеличение (более четырех) числа фаз подсистемы «инвертор - электродвигатель»; б) использования в двигателе фазных обмоток нетрадиционных конструкций (названных авторами «деконтуризованными обмотками») или применения полифазных (с числом фаз более четырех) электродвигателей специальных конструкций; в) использования нетрадиционных способов управления вентильными элементами инвертора. Первые два решения необходимы для полномасштабной реализации третьего. При этом в частности появляется возможность для достижения эффекта, полностью адекватного одновременному изменению числа фаз и числа пар полюсов электродвигателя переменного тока (при неизменных фактических числе фаз и числе пар полюсов обмоток двигателя) и, тем самым, автоматически реализуется линейно или нелинейно спадающая механическая характеристика привода. Помимо этого, появляется возможность для неограниченного (в принципе) увеличения частоты вращения ротора (но в ущерб КПД двигателя).
2. Результаты экономического моделирования, целью которого было определение изменения себестоимости продукции ОАО "Красноярский алюминиевый завод" в случае, если бы все соответствующие электроприводы данного предприятия были заменены на приводы, разрабатываемые в данном проекте, - показали, что экономический эффект от внедрения последних составил бы около $ 10 млн. в год.
Главные преимущества предложения
1. Достижение не только количественного, но и качественного скачка в улучшении технико-экономических показателей систем электропривода переменного тока, что позволит существенно снизить себестоимость производимой промышленной продукции, стоимость оказываемых услуг и т.д.
2. Получение принципиально нового результата, который до этого не мог быть в принципе реализован с помощью электроприводной техники (имеется в виду возможность получения скоростей вращения ротора электродвигателя переменного тока, в неограниченно большое число раз превосходящих максимально возможное значение синхронной скорости, которое ограничивается быстродействием вентильных элементов инвертора).
Библиографическая ссылка
Бражников А.В., Гилев А.В., Довженко Н.Н., Белозеров И.Р. РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ИНВЕРТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С РАСШИРЕННЫМИ РЕГУЛИРОВОЧНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 2. – С. 72-72;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1826 (дата обращения: 20.04.2024).