Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Статья'
1. Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в области организации и осуществления государственного контроля (надзора), муниципального контрол...полностью>>
'Документ'
Суспільство, впливаючи на родину як на частину своєї системи формує її певний тип. У свою чергу родина також впливає на процеси й відносини в суспіль...полностью>>
'Документ'
Предшественница САДК (The Southern African Development Community – SADC), известная как Конференция по координации развития стран Юга Африки (Souther...полностью>>
'Реферат'
Деньги – один из основных феноменов экономической жизни – выступают в качестве реальной связи хозяйствующих субъектов государства. Нет ничего удивите...полностью>>

Задача поиск инвестиций для реализации проекта

Главная > Задача
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Предприятие ООО «САПФИР»

1.Цели и задачи

Цель – создание конкурентноспособного автоматизированного высокотехнологичного производства электропривода нового типа . (Вентильно-индукторного электропривода) на базе современного оборудования.

Задача – поиск инвестиций для реализации проекта.

2.Введение

Современный электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя с системой управления. Он обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую в соответствии с алгоритмом работы технологической установки. Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется.

В настоящее время уже более 60 % всей вырабатываемой в мире электрической энергии потребляется электрическими двигателями. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью электропривода. Разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем привода является приоритетным направлением развития современной техники.

Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств, значительные успехи силовой электроники, сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управления приводами на системы прямого цифрового управления.

Основные тенденции

Анализ продукции ведущих мировых производителей систем привода и материалов опубликованных научных исследований в этой области позволяет отметить следующие ярко выраженные тенденции развития электропривода:

Неуклонно снижается доля систем привода с двигателями постоянного тока и увеличивается доля систем привода с двигателями переменного тока. Это связано с низкой надежностью механического коллектора и более высокой стоимостью коллекторных двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока. По прогнозам специалистов в начале следующего века доля приводов постоянного тока сократится до 10 % от общего числа приводов. Преимущественное применение в настоящее время имеют частотнорегулируемые привода с асинхронными двигателями. Большинство таких приводов (около 80 %) — нерегулируемые.

Естественной альтернативой коллекторным приводам постоянного тока являются привода с вентильными, т. е. электронно - коммутируемыми двигателями. В качестве исполнительных бесколлекторных двигателей постоянного тока (БДПТ) преимущественное применение получили синхронные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов или с электромагнитным возбуждением (для больших мощностей). Этот тип привода наиболее перспективен для станкостроения и робототехники, однако, является самым дорогостоящим. Некоторого снижения стоимости можно добиться при использовании синхронного реактивного двигателя в качестве исполнительного.

Приводом следующего века по прогнозам большинства специалистов станет привод на основе вентильно - индукторного двигателя. Двигатели этого типа просты в изготовлении, технологичны и дешевы. Они имеют пассивный ферромагнитный ротор без каких - либо обмоток или магнитов. Вместе с тем, высокие потребительские свойства привода могут быть обеспече ны только при применении мощной микропроцессорной системы управления в сочетании с современной силовой электроникой.

Для большинства массовых применений приводов (насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры и т. д.) требуется относительно небольшой диапазон регулирования скорости (до 1:10, 1:20) и относительно низкое быстродействие. При этом целесообразно использовать классические структуры скалярного управления. Переход к широкодиапазонным (до 1:10000), быстродействующим приводам станков, роботов и транспортных средств, требует применения более сложных структур векторного управления. Доля таких приводов составляет сейчас около 5 % от общего числа и постоянно растет.

В последнее время на базе систем векторного управления разработан ряд приводов с прямым цифровым управлением моментом. Отличительной особенностью этих решений является предельно высокое быстродействие контуров тока, реализованных, как правило, на базе цифровых релейных регуляторов или регуляторов, работающих на принципах нечеткой логики (фаззи - логики). Системы прямого цифрового управления моментом ориентированы в первую очередь на транспорт, на использование в кранах, лифтах, робототехнике.

Высокая эффективность применения регулируемого электропривода для оптимизации работы различных технологических систем с механизмами, работающими в переменных режимах, подтверждена мировым опытом. Как правило, в большинстве технологических систем энергетики, промышленности, сферы коммунального хозяйства и других отраслей установлены электродвигатели в расчете на максимальную производительность оборудования, в то время как часы пиковой нагрузки, т.е. работы оборудования с максимальной производительностью, составляет всего 10-15 процентов общего времени работы оборудования. При этом в общей структуре потребления электроэнергии в народном хозяйстве России на долю таких электродвигателей приходится около 40 % электроэнергии. В результате электродвигатели, работающие с постоянной скоростью вращения, потребляют до 50 % больше электроэнергии, чем это требуется для обеспечения оптимального технологического процесса. Применение регулируемого электропривода позволяет оптимизировать работу электродвигателей, технологических систем с механизмами, работающими в переменных режимах. В целом по стране внедрение регулируемого электропривода в энергетике, промышленности, жилищном хозяйстве, железнодорожном транспорте и других отраслях обеспечит ежегодную экономию 35-40 млрд. кВт ч. электроэнергии. Внедрять энергосберегающее оборудование значительно выгоднее, нежели вводить новые мощности для получения такого же количества киловатт-часов, экономию которых он обеспечит. Экономический эффект только от экономии электроэнергии при использовании регулируемого привода составляет 7%. Главными причинами эффективности регулируемого привода признается повышение надежности работы оборудования, его срока службы и межремонтного ресурса. Этот эффект достигается за счет «щадящих» режимов работы обеспечивающих регулированием. В последние годы во всем мире интенсивно развивается более прогрессивное направление работ по созданию регулируемых электроприводов – приводы на основе вентильных (с постоянными магнитами и индукторных) электродвигателей.

Основные преимущества индукторных машин перед аналогами:

  • простота конструкции;

  • высокая надежность ротора ввиду отсутствия на нем каких-либо

  • обмоток;

  • бесконтактный, плавный, двухзонный способ регулирования частоты

  • вращения в широких пределах при постоянстве вращающего

  • момента;

  • минимальный объем технического обслуживания в период

  • эксплуатации;

  • значительное снижение массы и габаритов.

3.Вентильно-индукторный электропривод: современное состояние и перспективы развития 

В начале 80-х годов прошлого века в иностранной научно-технической информации появились материалы о новом типе электрической машины - SRM (Switched Reluctance Motor) и электрического привода на ее основе - SRD (SR Drive). В отечественной литературе он получил акроним ВИП - вентильно-индукторный привод. С тех пор до конца столетия лавинообразно нарастало количество докладов на эту тему на различных конференциях, статей в журналах, постоянно росло число институтов и фирм, участвующих в разработке различных проектов в области SRD-технологии.

В чем причины интереса, проявляемого к этому типу привода многими всемирно известными фирмами? В чем его достоинства и недостатки по сравнению с традиционными электроприводами? Каковы реальные достижения в его исследованиях, разработках и практическом применении за прошедшие 30 лет? Какие проблемы остались нерешенными и каковы дальнейшие перспективы?

 Какие же потенциальные преимущества ВИП ?.

Во-первых, это предельно простая, технологичная, дешевая и надежная конструкция собственно двигателя.

В нем отсутствуют существенно усложняющие технологию производства постоянные магниты, цена которых иногда составляет до половины цены всего электропривода. Отсутствует операция заливки ротора, неизбежная при производстве асинхронных двигателей. Обмотки (катушки) статора хорошо приспособлены к машинному производству, проста сборка и, что важно при массовых применениях, разборка для ремонта или утилизации. Пропитка осуществляется только собственно катушек, а не статора в целом, как у других типов машин, что также снижает долю технологических затрат.

Во-вторых, поскольку сила притяжения ферромагнитного якоря в электромагните не зависит от направления тока в катушке, фазы ВИМ питаются однополярными импульсами тока, что позволяет выбрать более надежную конфигурацию силовой схемы в сравнении с преобразователем частоты для асинхронного электропривода. Применение схемы несимметричного моста устраняет принципиальную возможность возникновения сквозных коротких замыканий в плече инвертора, не требует введения так называемого мертвого времени и компенсации его влияния на форму выходного напряжения, характерного для типовой трехфазной мостовой схемы инвертора, формирующего синусоидальные напряжения и токи за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) интервалов работы силовых ключей. Питание фаз ВИМ прямоугольными импульсами напряжения устраняет необходимость в ШИМ, что уменьшает динамические потери в силовых транзисторах, улучшает условия их охлаждения, увеличивает КПД статического преобразователя.

В-третьих, по мнению ряда авторов, основанном как на теоретических расчетах, так и на сравнении конкретных образцов двигателей, ВИП по основным массогабаритным и энергетическим показателям не уступает и даже превосходит частотно-регулируемый асинхронный привод.

Большое разнообразие структур магнитной системы ВИМ, возможность варьирования в достаточно широких пределах соотношений главных размеров машиныв, различные способы коммутации фаз делают этот привод хорошо применимым как в низко- (сотни об/мин), так и высокооборотных (десятки тысяч об/мин) версиях. Благоприятные функциональные особенности и регулировочные свойства ВИП - большие моменты при низких скоростях, гибкое управление скоростью, простая реализация тормозных режимов вплоть до нулевой скорости и т. п. - делают этот привод весьма привлекательным для широкого класса применений.

Наконец, ВИП имеет уникальную устойчивость к отказам отдельных элементов. Ни одна из традиционных электрических машин не может работать (по крайней мере, долго) с оборванной или закороченной фазой, поскольку в них существуют сильные магнитные связи между фазами статора, а отклонения от кругового вращающегося магнитного поля вызывают резкую асимметрию и возрастание токов в работающих фазах. Отсутствие магнитной связи между фазами ВИП позволяет работать каждой фазе независимо от других. Отключение одной и даже нескольких фаз приводит только к пропорциональному снижению выходной мощности и возрастанию пульсаций момента, но сохраняет привод в рабочем состоянии. Потеря мощности частично может быть компенсирована за счет увеличения нагрузки на оставшиеся фазы, если имеется надлежащий запас по допустимым токам фаз и силовых ключей. Выход из строя одного из силовых транзисторов в плече типового инвертора вызывает «сквозное» короткое замыкание источника питания, защитой от которого может быть только отключение привода. Поскольку в ВИП используется несимметричная мостовая схема, в плечах которой включены транзистор и диод, при отказе любого из них токовая защита по току источника может заблокировать работу неисправной фазы через отключение оставшегося работоспособным ключа, а ВИП будет продолжать работать.

4.Информацию о разработках конкретных ВИП

. Фирма Switched Reluctance Drives Ltd. (SRDL, Harrogate, Великобритания; с 1994 г. - подразделение компании Emerson Electric) является пионером в практическом использовании технологии ВИП. По ее лицензиям ряд

производителей выпускают продукцию, демонстрирующую универсальность и эксплуатационную гибкость концепции ВИП.

В 2000 г. биомедицинская компания Beckman Instruments Inc. применила ВИП по лицензии SRDL в своих лабораторных центрифугах Avanti серий J & JE на

скорость до 30 000 об/мин (рис. 4). Привод SR Drive® развивает вдвое больший по сравнению со стандартным приводом момент, что вдвое сокращает времена разгона и торможения, увеличивая тем самым производительность установки (высокопроизводительная центрифуга может сепарировать объем в 6 литров за меньшее время, чем обычная центрифуга успевает обработать 3 литра).

По лицензии компании SRDL английская фирма Allenwest выпускает общепромышленные электроприводы 7,5-22 кВт, а Jeffrey Diamond - электроприводы 35-300 кВт для шахт и других отраслей  с тяжелыми условиями работы.

В 1998 г. фирмой  British Jeffrey Diamond на шахте Maltby Colliery для регулируемого ленточного конвейера длиной 2,3 км установлены (рис. 5) Их основное достоинство - способность обеспечить полностью регулируемый и контролируемый темп ускорения. Это приводит к очень плавному пуску, снижающему растяжение и износ лент. Система имеет три различных режима транспортировки с ограничением момента в каждом из них. Впервые ВИП типа Diamond Drive мощностью

35 кВт был установлен под землей в 1992 г. на угольной шахте Kellingley Colliery также для регулируемого привода ленточного конвейера, заменив гидравлический мотор.

В настоящее время в действии находятся такие системы мощностью до 300 кВт. Diamond Drive мощностью 180 кВт используется также в металлургии на установках продольной резки полосы.

Emerson Electric совместно с фирмой Maytag разработана стиральная машина Neptune (рис. 6). Применение ВИП с управляющим устройством обеспечивает значительную экономию воды и энергии, гибкость функционирования и исключительную надежность. Повышенная до 800 об/мин скорость отжима обеспечивает удаление воды на 30% больше, чем в стандартной машине, что на 25... 30% сокращает время отжима. Однако такие скорости могут вызвать повышенные вибрации, поэтому в конструкции предусмотрены специальные средства для распределения белья и демпфирования колебаний.

В дополнение к этому используется коррекция заданной скорости по сигналу акселерометра.

В кухонном комбайне Smallfry нового поколения использован компактный привод, разработанный по технологии SR Drive® для бытовой техники (рис. 7).



Воздушные компрессоры являются одним из первых промышленных применений ВИП. CompAir Ltd. и Broomwade совместно производят винтовые компрессоры в диапазоне мощностей 1...300 кВт. В винтовых воздушных компрессорах с регулируемой скоростью L45SR,  L75SR,  L120SR (рис. 8) применены ВИП, произведенные по лицензии SRDL. Они позволяют точно согласовать потребляемую мощность с потреблением сжатого воздуха. Использована двухфазная машина с четырьмя катушками на статоре.

Полевые испытания показывают увеличение среднего значения КПД и экономию эксплуатационных затрат более чем на 25% по сравнению с обычными воздушными компрессорами той же самой мощности, использующими ПЧ-АД.



Двигатели Infin-A-Tek (рис. 9) фирмы Ametek Lamb  - крупнейшего производителя мотор-вентиляторов для систем уборки помещений - нашли промышленное применение в пневматических системах, транспортирующих пластмассовые окатыши от склада до формовочных машин в компании Conair. Двигатели Infin-A-Tek заменяют серии универсальных коллекторных двигателей. Главная мотивация этого - более длительный срок службы (по оценкам - примерно в 4 раза) и отсутствие эмиссии угольной пыли. Кроме того, ВИП имеет приблизительно ту же стоимость и выполнен в пределах той же конфигурации пространства, что и существующее изделие. Привод имеет двухфазную конструкцию с двумя транзисторами IGBT на каждую фазу. В качестве датчика положения используется оптопара.



Работая совместно с бельгийской компанией Green Propulsion, которая специализируется в разработке прототипов более чистых транспортных средств, SR Drives создала два двигателя-генератора для трансмиссии гибридного типа, позволяющей снизить выделения углерода в транспортных средствах типа автобусов и мусоросборщиков.

В «параллельно-последовательной» гибридной схеме (рис. 10(а), рис. 10(б)) двигатель-генераторы мощностью 50 и 160 кВт работают совместно с дизельным двигателем объемом 2,5 литра (уменьшенным против 7,5 литров в обычном автобусе). Эта комбинация питается от легких литиево-полимерных батарей с малыми потерями и позволяет транспортному средству плавно переключаться между чисто электрическим режимом работы и гибридным режимом, что предполагает максимальную эффективность. Она устраняет также потребность в основной коробке передач.

SRD-технология была выбрана из-за высокого КПД в широком диапазоне действия и исключительно широкого диапазона скоростей, в котором можно получить номинальную мощность, что особенно необходимо в системе без коробки передач. Кроме того, отсутствие магнитов в реактивном двигателе-генераторе устраняет возникновение неконтролируемого генераторного режима.

При испытаниях гибридная система Green Propulsion достигла снижения эмиссии СО2 более чем на 40% и экономии топлива более чем на 30% в сравнении с обычным дизельным транспортным средством. Эта экономия происходит частично из-за увеличенной топливной экономичности гибридной трансмиссии и частично из-за способности транспортного средства брать энергию от обычного электрического источника во время зарядного цикла.



Фирма LeTourneau, изготовитель полной гаммы колесных погрузчиков для угля, железной руды, меди и руды драгоценных металлов, использовала SR-технологии в новом колесном погрузчике L-1350 (рис. 11). L-1350 имеет высоту 6 м и длину более 16 м, весит около 180 т, а его ковш объемом 26 м3 вмещает до 38 т породы.



Погрузчик приводится в движение четырьмя тяговыми двигателями SR Drive® типа B40 (по одному в каждом колесе через планетарный редуктор с передаточным отношением 141:1), питаемыми независимо от дизель-генератора. Каждый двигатель B40 имеет номинальную мощность 300 кВт, хотя по размерам сопоставим с традиционным двигателем 150 кВт. Все четыре двигателя могут работать в генераторном режиме, осуществляя электрическое торможение. По сравнению с обычным механическим приводом система улучшает тягу, минимизирует скольжение колес и значительно снижает расход топлива.

Достоинства тягового ВИП LeTourneau были показаны во время более чем трехгодичных испытаний. Фактически постоянный момент при всех рабочих скоростях в сочетании с более широким, чем у двигателя постоянного тока, диапазоном скоростей дает более быструю реакцию на команды оператора. Интервал регламентного обслуживания увеличен с 500 до 20 000...30 000 часов, обслуживание состоит в замене двух подшипниковых опор.

Генератор MorElectric фирмы Caterpillar® мощностью 7,3 кВт разработан как прямая замена сегодняшних 12- или 24-вольтовых автомобильных генераторов переменного тока (рис. 12). Имеет КПД 79...83% против 40...60% у обычных автомобильных генераторов. Это приводит к более низкому расходу топлива и снижает паразитные нагрузки на двигатель. Генератор предназначен для увеличения энерговооруженности вспомогательных электрифицированных систем автомобиля. При примерно одинаковых габаритах новый генератор имеет в 3 раза большую мощность (7,3 кВт против 2,3 кВт) и 2-кратное увеличение срока службы. Используется водяное охлаждение через общий охладитель машины. Масса 22 кг (против 12 кг у стандартного генератора).



В 1998 фирма Dyson начала продавать пылесос DC05 - изделие европейского типа - в Японии. Он был маленьким, но недостаточно маленьким для японского рынка. В результате DC05 имел ограниченный успех. Японский рынок - огромный, поэтому фирма хотела создать изделие, которое работало бы там и работало хорошо. Была поставлена задача разработать новое изделие специально для Японии и изготовить его за год.

Двигатель Dyson Digital (рис. 13) является ВИП с частотой вращения 100 000 об/мин, что в пять раз больше, чем у двигателя болида «Формулы 1» (19 000 об/мин). Типичные двигатели пылесосов работают в диапазоне скоростей 30 000 и 40 000 об/мин. Двигатель имеет срок службы больше 1000 часов - важный факт с учетом того, что большинство двигателей пылесосов обычно живут 600 часов, изнашиваясь намного раньше остальных частей изделия. При массе 1000 г по сравнению с 1300 г для стандартного двигателя, Dyson Digital имеет хорошую удельную мощность на единицу массы. Вес ротора уменьшился на 50%, при этом масса этого вращающегося узла меньше 100 г. Встроенный контроллер обеспечивает плавный пуск, разгоняя двигатель до полной скорости за 1,5 с, что снижает пусковой ток и предотвращает перегорание предохранителей.

Высокоэффективный электрический инструмент на основе ВИП разработан инженерами Elektrotechnisches Institut университета в Карлсруе в сотрудничестве с компанией WEKA Electric Tools. Рассматриваемый инструмент - переносной сверлильный станок, который используется в строительной промышленности для сверления отверстий диаметром до 350 мм в стенах и потолках. Новые свойства: прибор чрезвычайно мощный - он имеет мощность 3700 Вт. Из них 73%, а именно 2700 Вт используются для процесса сверления. Обычные сверлильные станки достигают мощности максимум 3000 Вт, из которых около 2100 Вт может использоваться для процесса сверления.

Технология свободного от загрязнений «электрического полета» рассматривается во множестве программ Glenn Research Center NASA. Один из подходов состоит в осуществлении привода движущих вентиляторов или пропеллеров электродвигателями, питаемыми от топливных элементов, работающих на водороде. Для большого транспортного самолета обычные электродвигатели слишком тяжелы. Так как водородное топливо почти наверняка будет храниться в виде жидкости, приводной электродвигатель мог бы охлаждаться при температуре жидкого водорода этим топливом прежде, чем оно пойдет к топливным элементам. Обмотки двигателя могли бы быть сверхпроводящими или из обычных меди или алюминия с высокой степенью чистоты. При температуре жидкого водорода электрическое сопротивление чистых металлов может понижаться до 0,01 и даже менее их сопротивления при комнатной температуре. В обоих случаях в обмотках двигателя возможна намного более высокая плотность тока. Это приводит к более компактным двигателям, которые могут быть спроектированы на удельную мощность, превышающую более чем на порядок удельную мощность обычных больших двигателей. Чтобы поддерживать развитие криогенного моторо-строения, был разработан и встроен в криогенную установку «доморощенный» маленький двигатель (наружный диаметр - 7 дюймов) для работы в жидком азоте (рис. 14).

ВИД может работать и при комнатной температуре, и в жидком азоте. При начальных испытаниях его использовали в двух вариантах: в жидком азоте при 11 000 об/мин, при комнатной температуре при 16 000 об/мин. Двигатель развивал мощность 10,6 кВт  и момент 21 Ном. Работая только с собственной инерцией как нагрузкой, двигатель может ускоряться на холостом ходу от 500 до 8000 об/мин за 0,23 с. Используемая при этом плотность тока 30 A/мм2 недопустима при комнатной температуре в установившемся режиме (для комнатной температуры допустимая плотность тока 11 A/мм2). Однако испытания в жидком азоте показали, что в установившемся режиме для катушек, специально сконструированных для хорошей теплопередачи, возможны максимальные плотности тока 100 A/мм2 (при 50%-ном рабочем цикле фазы).



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Проект от 11 ноября 2008 года

    Реферат
    Проект долгосрочного прогноза научно-технологического развития Российской Федерации (до 2025 года) был представлен его разработчиками на заседание координационной группы и в настоящее время дорабатывается в соответствии с высказанными замечаниями
  2. Кабинету Министров Республики Татарстан: предусматривать средства для реализации Программы при разработке проектов закон (1)

    Закон
    предусматривать средства для реализации Программы при разработке проектов законов Республики Татарстан о бюджете Республики Татарстан на 2006 - 2010 годы;
  3. Программа дисциплины Управление реальными инвестициями для направления 080500. 68 «Менеджмент» подготовки магистров Автор д э. н., проф. Коссов В. В

    Программа дисциплины
    Российским законодательством. Определено, что под инвестиционным проектом понимается обоснование экономической целесообразности, объема и сроков осуществления капитальных вложений, а также описание практических действий по их осуществлению.
  4. Областная целевая программа «повышение инвестиционной привлекательности, привлечение инвестиций и новых технологий в экономику кировской области» на 2007 2009 годы

    Программа
    распоряжение Правительства области от 07.11.2006 № 372 «О концепции областной целевой программы «Повышение инвестиционной привлекательности, привлечение инвестиций и новых технологий в экономику Кировской области» на 2007 – 2009 годы»
  5. Областная целевая программа «повышение инвестиционной привлекательности, привлечение инвестиций и новых технологий в экономику кировской области на 2007 2009 годы» паспорт

    Программа
    Утвердить областную целевую программу «Повышение инвестиционной привлекательности, привлечение инвестиций и новых технологий в экономику Кировской области на 2007 – 2009 годы».

Другие похожие документы..