Выбор оптимальной конструкции электродвигателя привода пильгерстана для технологии изготовления бесшовных труб
Автор: Ганджа Сергей Анатольевич, Косимов Бахтир Исматуллоевич, Аминов Дилшод Саидович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 1 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена выбору оптимального варианта электродвигателя для привода пильгерстана, производящего бесшовные трубы большого диаметра. Представлены четыре группы вариантов: с использованием высокоскоростного электродвигателя с редуктором, с применением тихоходного электродвигателя без редуктора, заменяющего существующий электродвигатель, с использованием маховика в качестве ротора нового электродвигателя, с исключением маховика и заменой его на электродвигатель с эквивалентной инерционной массой. Для всех вариантов была использована программа точного расчета электрических машин на основе метода конечных элементов ANSYS Electronics Desktop. Проведен сравнительный анализ выбранных вариантов. В качестве показателей наилучшего варианта были выбраны минимальный расход активных материалов и энергетические показатели. Для замены существующего морально и физически устаревшего коллекторного электродвигателя постоянного тока предложен привод на базе вентильного электродвигателя с когтеобразными полюсами с постоянными магнитами, который имеет более высокую надежность за счет бесконтактного токоподвода, минимальный расход меди, лучшие энергетические показатели, за счет исключения потерь на возбуждение.
Пильгерстан, асинхронный электродвигатель синхронный электродвигатель, тихоходный электродвигатель, вентильный электродвигатель, постоянные магниты, электромагнитное возбуждение, когтеобразные полюса
Короткий адрес: https://sciup.org/147232718
IDR: 147232718 | УДК: 621.311 | DOI: 10.14529/power190101
Optimizing the design of a pilger mill motor to produce seamless pipes
This paper dwells upon optimizing the design of motors for pilger mills making seamless pipes of large diameter. The options are grouped into four types: high-speed motor with a reduction drive; low-speed motor, no reduction drive (replaces the existing motor); a motor that uses the flywheel as the rotor of another motor; no flywheel, a motor of equivalent inertial mass used instead. This research applies ANSYS Electronics Desktop: special software for computing electric machines which employs finite-element analysis. The options are compared against each other. Energy indicators coupled with a minimum use of active materials is the criterion applied to choose the best option. The replace the existing obsolete DC commutator motor, the paper proposes a drive based on a brushless claw-pole permanent-magnet motor that is more reliable thanks to contactless current feed while also using less copper and offering better energy indicators due to zero excitation loss.
Список литературы Выбор оптимальной конструкции электродвигателя привода пильгерстана для технологии изготовления бесшовных труб
- Григорьев, М.А. Вентильный электропривод с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения: моногр. / М.А. Григорьев. - Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2010. - 159 с.
- Козаченко, В.Ф. Вентильно-индукторный электропривод с независимым возбуждением для тягового применения / В.Ф. Козаченко, М.М. Лашкевич // Электротехнические и компьютерные системы. - 2011. - № 3. - С. 138-139.
- Никифоров, Б.В. Вентильно-индукторные электродвигатели для тяговых электроприводов / Б.В. Никифоров, С.А. Пахомин, Г.К. Птах // Электричество. - 2007. - № 2. - С. 34-38.
- Туан, Н.М. Основные достоинства реактивно-вентильных электродвигателей по сравнению с традиционными электродвигателями / Н.М. Туан, Н.Ч. Хай // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2014. - № 8. - С. 184-187.
- Козаченко, В.Ф. Электропривод на базе вентильных индукторных машин с электромагнитным возбуждением / В.Ф. Козаченко, Д.Е. Корпусов // Электронные компоненты. - 2005. - № 6. - С. 60-64.
- Голландцев, Ю.А. Сравнение механических характеристик асинхронных и вентильных индукторно-реактивных электродвигателей / Ю.А. Голландцев // Информационно-управляющие системы. - 2006. - № 6. - С. 50-53.
- Копылов, И.П. Электрические машины: учебник / И.П. Копылов. - 5-е изд. - М.: Высш. шк., 2006. - 607 с.
- Вольдек, А.И. Электрические машины: учеб. / А.И. Вольдек. - 3-е изд. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.
- Костенко, М.П. Электрические машины. В 2 ч. / М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. - Ч. 1: Машины постоянного тока. Трансформаторы. - Л.: Энергия, 1972. - 544 с.; Ч. 2: Машины переменного тока. - Л.: Энергия, 1973. - 648 с.
- High-speed electrical machines: Technologies trends and developments / D. Gerada, A. Mebarki, N. Brown et al. // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2014. - Vol. 61, no. 6. - P. 2946-2959.
- DOI: 10.1109/tie.2013.2286777
- A high-speed permanent-magnet machine for fault-tolerant drivetrains / L. Papini, T. Raminosoa, D. Gerada, C. Gerada // IEEE Trans. Ind. Electron. - 2014. - Vol. 61, no. 6. - P. 3071-3080.
- DOI: 10.1109/tie.2013.2282604
- Сравнительный обзор синхронного электродвигателя с постоянными магнитами и бесколлекторного электродвигателя постоянного тока при непосредственном управлении моментом / И.В. Гуляев, А.В. Волков, А.А. Попов и др. // Научно-технический вестник Поволжья. - 2015. - № 6. - С. 123-128.
- Опейко, О.Ф. Тяговый электропривод с бездатчиковой системой векторного управления / О.Ф. Опейко, А.И. Пташкин, В.И. Хильмон // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2010. - № 6. - С. 37-43.
- Гуляев, И.В. Системы векторного управления электроприводом на основе асинхронизированного вентильного электродвигателя: монография / И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та., 2010. - 200 с.
- Kovalev, K. Magnetic field distribution in the active zone of synchronous generators with electromagnetic excitation / K. Kovalev, N. Ivanov, E. Tulinova // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2017. - Proceedings 8076353.
- DOI: 10.1109/icieam.2017.8076353
- Gandzha, S.A. Optimal design of brushless axial gap electric machines for low power windmills / S.A. Gandzha, R.L. Halstead // Design World (engineering solution for product manufactures). - 2012. - No. 1. - www.designworldonline.com.
- Gandzha, S.A. Application brushless machines with combine excitation for a small and medium power windmills / S.A. Gandzha, I.E. Kiessh // Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 129. - P. 191-194.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.031
- Gandzha, S.A. Varible speed power / S.A. Gandzha, I.E. Kiessh // Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 129. - P. 731-735.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.095
- Gandzha, S.A. The Comparative Analysis of Permanent Magnet Electric Machines with Integer and Fractional Number of Slots per Pole and Phase / S.A. Gandzha, A.I. Sogrin, I.E. Kiessh // Procedia Engineering. - 2015. - Vol. 129. - P. 408-414.
- DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.137
- Мартьянов, А.С. Анализ электромеханических систем с помощью ANSYS MAXWELL / А.С. Мартьянов, Н.И. Неустроев // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - 2014. - № 19 (159). - С. 47-52.
- Babu, B.M. A MLI topology with different braking mechanisms employing BLDC drive / B.M. Babu, L.R. Srinivas, B. Bindhu // IEEE International Conference on Power, Control, Signals and Instrumentation Engineering, ICPCSI. Chennai, India. - 2017. - P. 1845-1849.
- DOI: 10.1109/ICPCSI.2017.8392034
- Speed control of high-performance brushless DC motor drives by load torque estimation / Ki-Hong Park, Tae-Sung Kim, Sung-Chan Ahn, Dong-Seok Hyun // IEEE 34th Annual Conference on Power Electronics Specialist, PESC '03. Acapulco, Mexico. - 2003. - No. 4. - P. 1677-1681.
- DOI: 10.1109/PESC.2003.1217709
