Найти тему
инженерный портaл

Высокоэффективный двигатель для перевозки грузов

Новосибирские инженеры протестировали «первый в России» энергоэффективный тяговый синхронный двигатель с постоянными магнитами

На Тульском заводе горно-шахтного оборудования завершились испытания рудничного электровоза с новым тяговым двигателем, созданным Новосибирским государственным техническим университетом. Как сообщили разработчики, тяговый синхронный двигатель с постоянными магнитами в сочетании с энергоэффективной батареей увеличил грузоподъемность электровоза в 1,5 – 2 раза. При этом габариты нового электродвигателя по сравнению с его предшественником  ̶  двигателем постоянного тока  ̶ не изменились. КПД тягового привода с новым двигателем возрос на 10—20% по сравнению с электроприводом предыдущего поколения.

Сейчас электровоз с новым приводом проходит тестовую эксплуатацию на руднике компании «АЛРОСА» вгороде Мирном. Через полгода будет принято решение о целесообразности перевода другого оборудования компании на электротягу
Сейчас электровоз с новым приводом проходит тестовую эксплуатацию на руднике компании «АЛРОСА» вгороде Мирном. Через полгода будет принято решение о целесообразности перевода другого оборудования компании на электротягу

Отмечается, что новые технологии, ставшие основой конструкции магнитной системы электромашины, и специальные обмоточные структуры позволили уменьшить массу активных материалов в два-три раза и повысить КПД двигателя на 10—20% по сравнению с классическими асинхронными машинами и двигателями постоянного тока.

Значительно возросла энергоэффективность электровоза из-за уменьшения потерь в двигателе и увеличения его КПД до 90%. При этом снизился разряд аккумуляторной батареи и увеличилось время работы электровоза.

Авторам разработки удалось избавиться от скользящих контактов, которые могут искрить и стать причиной аварии. «Наш двигатель работает от источника постоянного тока, но в обмотку статора поступает уже переменный ток,  ̶ объясняет заведующий кафедрой электромеханики НГТУ НЭТИ Александр Шевченко.  ̶ Специальный датчик передает в систему управления сигнал о положении ротораЮ и в зависимости от этого формируется нужный ток в обмотке. Таким образом, мы полностью избавились от скользящих контактов».

Разработка синхронного двигателя с постоянными магнитами для рудничного электровоза началась в феврале 2018 года по запросу Тульского завода горно-шахтного оборудования. К концу лета прошлого года новосибирские инженеры подготовили конструкторскую документацию, произвели на базе компании ООО «РЭМ» первый макетный образец и провели его испытания. По словам авторов проекта, первые тесты показали, что удалось развить мощность больше требуемой.

Первый опытный образец тягового электродвигателя для рудничного электровоза, изготовленный на ООО «РЭМ» (г. Новосибирск) в июле 2018 г
Первый опытный образец тягового электродвигателя для рудничного электровоза, изготовленный на ООО «РЭМ» (г. Новосибирск) в июле 2018 г

Второй этап испытаний прошел в Томске, где инженеры компании ООО «НПФ Мехатроника-Про» создали систему управления. В заводских условиях электродвигатель подтвердил свои улучшенные показатели мощности в сравнении с двигателями предыдущих поколений.

Третьим этапом стали приемо-сдаточные испытания привода в реальных условиях работы в составе рудничного электровоза на Тульском заводе горно-шахтного оборудования, который используется для транспортировки угля и породы, тяжелой и высоковязкой нефти, доставки материалов, оборудования и совершения других операций в шахтах. Для обеспечения безопасности новый электродвигатель был выполнен во взрывозащищенным исполнении.

Также на электровозе были заменены аккумуляторы. Традиционные свинцово-кислотные или щелочные батареи, требовавшие частой доливки агрессивных кислот или щелочи, заменили на литий-ионный аккумулятор компании «Лиотех» суммарной энергоемкостью 70 кВт/час. Время зарядки новой батареи составляет 2—4 часа, при ее штатной эксплуатации не выделяются взрывоопасные газы. К помещению для зарядки старых типов аккумуляторов предъявлялись повышенные требования по вентиляции, так как при их заряде выделялся водород. Все это приводило к увеличению затрат на дополнительный персонал, обеспечение достаточной вентиляции и т.п.

В НГТУ считают, что электрические машины, сконструированные по новой технологии, могут быть использованы как в общепромышленном электроприводе (в станках, вентиляционных системах), так и в специализированном (в автомобильной промышленности, авиации, электроприводе погружных насосов и т.д.), а также в качестве инверторных генераторов.

«Подобную технологию мы уже использовали во многих проектах,  ̶  сообщил один из авторов разработки Дмитрий Топорков,  ̶  в электромеханическом усилителе руля для автомобиля семейства «Лада» (выпущено более 1,5 млн комплектов ОАО «Автоэлектроника», г. Калуга), двигателях погружных насосов для добычи нефти, отрезке серии общепромышленных двигателей, ветрогенераторах, прецизионных следящих приводах и другие разработках. Главный идеолог машин нового поколения — заведующий кафедрой электромеханики НГТУ профессор Александр Шевченко. Он внес большой вклад в развитие теории, внедрил на практике эти электрические машины и сегодня считается одним из ведущих специалистов в стране по данной тематике».
«Подобную технологию мы уже использовали во многих проектах,  ̶  сообщил один из авторов разработки Дмитрий Топорков,  ̶  в электромеханическом усилителе руля для автомобиля семейства «Лада» (выпущено более 1,5 млн комплектов ОАО «Автоэлектроника», г. Калуга), двигателях погружных насосов для добычи нефти, отрезке серии общепромышленных двигателей, ветрогенераторах, прецизионных следящих приводах и другие разработках. Главный идеолог машин нового поколения — заведующий кафедрой электромеханики НГТУ профессор Александр Шевченко. Он внес большой вклад в развитие теории, внедрил на практике эти электрические машины и сегодня считается одним из ведущих специалистов в стране по данной тематике».

Дмитрий Топорков поделился подробностями проекта с читателями КМ.

КМ: Дмитрий Михайлович, каковы конструктивные особенности двигателя для шахтного электровоза?

Продолжение статьи читайте на нашем портале: https://konstruktor.net/podrobnee-elekt/vysokoehffektivnyj-dvigatel-dlja-perevozki-gruzov-2440.html