Высокоскоростные электрические машины


Высокоскоростные электрические машины ВЭЛМА могут работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.

В современном мире создание и применение высокоскоростных электрических машин (ВСЭМ) является одним из приоритетных направлений развития энергетики и машиностроения. Из всего многообразия электрических машин наиболее экономичными и перспективными являются высокоскоростные обратимые электрические машины с роторами на постоянных магнитах.



Научно-производственное объединение «ЭРГА» более 10 лет осуществляет разработку, изготовление, стендовые испытания, сервисное обслуживание и ремонт высокоскоростных электрических машин. Выпускаемые под торговой маркой ВЭЛМА быстроходные генераторы и двигатели, находят широкое применение в электроэнергетике, криогенных системах, автомобиле-, судо- и авиастроении.

Высокоскоростные электрогенераторы и двигатели ВЭЛМА могут оснащаться комплектом силовой электроники.

По техническому заданию заказчика НПО «ЭРГА» разрабатывает и производит высокоскоростные электрогенераторы и электродвигатели ВЭЛМА с требуемым набором характеристик.

Преимущества синхронных электрических машин ВЭЛМА с возбуждением от постоянных магнитов:

  • простота конструкции и повышенная надёжность, что объясняется отсутствием обмотки возбуждения ротора и скользящего контакта (для машин с контактной системой электромагнитного возбуждения);
  • меньшие габаритные размеры и масса (это преимущество увеличивается с отсутствия мощности машины);
  • меньшие потери, а следовательно, более высокий КПД (до 95%) за счёт уменьшения потерь на возбуждение и потерь на трение в скользящем контакте (для машин с контактной системой электромагнитного возбуждения);
  • отсутствие необходимости в источнике постоянного тока;
  • экологичность использования (минимальный шум)

Особенности высокоскоростных электрических машин ВЭЛМА:

  • возможность безредукторного привода при работе с турбинными и компрессорными колесами;
  • приоритетность использования бесконтактных подшипников;
  • возможность реализации «сухой» (безмасляной) конструкции за счет использования бесконтактных (газовых или магнитных) подшипников;
  • уменьшение размеров ВЭМ – улучшенные массогабаритные характеристики.


ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ВЭЛМА

Научно-производственное объединение «ЭРГА» разрабатывает и производит высокоскоростные синхронные электродвигатели ВЭЛМА с возбуждением от постоянных магнитов. При производстве постоянных редкоземельных магнитов НПО «ЭРГА» использует материалы с высокими значениями коэрцитивной силы.

Для обеспечения работы быстроходного электродвигателя ВЭЛМА в максимально возможном режиме используется синусоидальная полиориентированная система управления, она позволяет плавно, точно и независимо управлять скоростью и моментом электродвигателя.

ГЕНЕРАТОР ВЭЛМА

НПО «ЭРГА» изготавливает, проводит стендовые испытания и организует мелкосерийное производство по индивидуальным техническим заданиям не только высокооборотных генераторов (двигателей), но и бесконтактных подшипниковых опор обеспечивающих вращение ротора до 100 000 об/мин, разрабатывает и изготавливает блоки силовой электроники, системы запуска и управления.

Специфика ВЭЛМА:

  • возбуждение от высоко-коэрцитивных постоянных магнитов;
  • снижение числа пар полюсов;  применение бесконтактных или специальных опор;
  • использование для шихтованного сердечника магнитомягких материалов с низкими удельными потерями;
  • значения ג =2..6 по сравнению с электрическими машинами общепромышленного назначения, где ג =0,45..1,2;
  • повышенные требования к конструкции и механическим свойствам материалов ротора.

Технические характеристики высокоскоростных генераторов и двигателей ВЭЛМА:

  • номинальная мощность - от 5 кВт до 300 кВт,
  • номинальная частота вращения - от 20 000 об/мин до 110 000 об/мин, с КПД не менее 0,95,
  • возможность работы генератора в режиме двигателя,
  • применение в качестве опор ротора активного магнитного подвеса (АМП в разработке) или газодинамических подшипников, обеспечивающих отсутствие механического контакта в номинальных режимах и исключающих необходимость применения смазочных материалов, а так же других специальных видов опор.
  • Быстроходный электрогенератор ВЭЛМА может быть рассчитан и спроектирован под заказ, с соблюдением индивидуальных технических требований заказчика.

Предлагаемая конструкция требует минимального обслуживания, ее отличает высокая надежность, экономичность и экологичность использования.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ:

  • Тепло-электростанции,
  • Турбо-воздуходувки,
  • Турбоэлектрокомпрессоры,
  • Детандер-генераторы,
  • Микротурбинные энергетические установки,
  • Криогенные установки,
  • Электромашины специального назначения.

Основные критические технологии ВЭЛМА

Учет повышенных механических нагрузок и необходимость обеспечения виброустойчивости во всех режимах работы:

  1. Компоновка.
  2. Конструкция и материалы ротора:
    2.1 Магнитная система:
    - магниты,
    - материалы крепления,
    - технология сборки;
    2.2 Бандаж:
    - материалы бандажа: композиционные материалы, титановые сплавы, никелевые сплавы;
    - технология изготовления и сборки:
    2.3 Цапфы подшипников;
    2.4 Поверхность ротора;
    2.5 Конструктивные элементы.
  3. Конструктивные решения для обеспечения необходимых значений параметров жесткости, демпфирования, предельной несущей способности опор.
  4. И другие мероприятия.

Силовая и управляющая электроника. Исследования и испытательные стенды НПО «ЭРГА».

  • Частотно регулируемый привод в режиме двигателя.
  • Необходимость преобразования тока электрогенератора (выпрямитель – инвертор).
  • Необходимость совмещения стартерного и генераторного режима (для МКТЭУ).
  • Возможность работы электрогенератора параллельно с сетью и на автономную нагрузку.
  • КИП и контрольные датчики: датчик оборотов, датчики положения ротора, датчики температуры.
  • Блок управления АМП: датчики, контроллеры; отработка алгоритмов управления с учетом роторной динамики в различных режимах работы.
  • Необходимость моделирования, исследований и стендовых испытаний.

Мероприятия по снижению потерь (повышению КПД) и организации теплоотвода

  1. Анализ тепловых процессов и конструктивное решение теплоотвода.
  2. Использование собственной технологии намагничивания и контроль параметров магнитных систем.
  3. Снижение числа пар полюсов.
  4. Применение бесконтактных или специальных опор:
    • ЛГП - газодинамические лепестковые подшипники;
    • подбор антифрикционных покрытий для цапф и лепестков;
    • магнитные подшипники – ППМ и АМП (в разработке).
  5. Использование для шихтованных сердечников статора, статорных и роторных частей АМП магнитомягких материалов с низкими удельными потерями.
  6. Использование наряду с трех фазными многофазных обмоток с числом фаз больше трех.
  7. Малый нагрев и лучшие условия охлаждения.
Чтобы получить доступ к каталогу и опросным листам, пожалуйста, заполните форму заявки
Вам будут предоставлены:
*Нажимая на кнопку "Запросить документы", вы принимаете условия Cоглашения об использовании сайта