Разработка энергоэффективных синхронных реактивных двигателей с ферритовыми магнитами и с пусковой короткозамкнутой обмоткой и устройств для улучшения их пусковых характеристик

В настоящий момент времени более 50% электроэнергии в промышленности потребляется асинхронными двигателями (АД). Основная проблема АД: они имеют невысокий КПД и класс энергоэффективности IE2 или IE3. Обзор литературы показывает, что некоторые крупные индустриальные компании стали производить синхронные двигатели с редкоземельными магнитами, питающиеся напрямую от электрической сети, с классом энергоэффективности IE4 для нерегулируемых приводов. Однако такие синхронные двигатели с пусковой обмоткой и с дорогими редкоземельными магнитами имеют плохие пусковые характеристики и не могут составить конкуренцию АД в большинстве промышленных приложений. Данный проект посвящен разработке недорогих энергоэффективных синхронных реактивных двигателей с ферритовыми магнитами и с пусковой короткозамкнутой обмоткой (СРДсФМиПКО), питающихся напрямую от сети, и устройств плавного пуска (УПП), обеспечивающих хорошие пусковые характеристики таких двигателей. Под УПП авторы данной заявки на грант понимают прибор, работающий только при пуске двигателя. После запуска двигателя и выхода его на номинальную скорость УПП шунтируется и двигатель питается напрямую от электрической сети. В соответствии с «Энергетической стратегией России на период до 2035 года» одной из главных целей заявлено снижение энергоемкости ВВП. Поэтому разработка энергоэффективных двигателей является актуальным исследованием. Обзор литературы показывает, что в настоящий момент времени синхронные реактивные двигатели с ферритовыми магнитами и с пусковой короткозамкнутой обмоткой (СРДсФМиПКО), питающиеся напрямую от сети, имеют плохие пусковые характеристики и не способны работать в составе большинства типовых установок: насосов, вентиляторов со стальным импеллером, компрессоров и т.д. Бездатчиковые алгоритмы управления для устройств плавного пуска (УПП) исследовались для АД, синхронных двигателей с дорогими редкоземельными магнитами, питающихся от электрической сети, и синхронных двигателей с обмоткой возбуждения на роторе, но не исследовались для СРДсФМиПКО. Поэтому разработка специального нового дизайна СРДсФМиПКО с высоким значением КПД (ожидаемый уровень класса энергоэффективности IE5), питающегося напрямую от сети, а также разработка УПП и бездатчикового алгоритма управления УПП, обеспечивающих хорошие пусковые характеристики таких двигателей, является новым исследованием. Основные преимущества СРДсФМиПКО, запускающийся при помощи с УПП (которые будут разработаны в ходе данного проекта), по сравнению с АД класса энергоэффективности IE3 – существенно более высокие КПД и класс энергоэффективности. При этом себестоимость производства СРДсФМиПКО будет ненамного дороже, чем АД класса энергоэффективности IE3. В ходе выполнения проекта будет разработана методика математического моделирования и оптимального проектирования энергоэффективного СРДсФМиПКО, будет разработан и запатентован новый дизайн энергоэффективного СРДсФМиПКО с УПП с улучшенными пусковыми характеристиками, будет разработан алгоритм плавного пуска для вентилятора со стальным импеллером (с большим моментом инерции).