Разработка и освоение производства высокоэффективной конкурентоспособной серии асинхронных машин

• Автор: Макаров, Лев Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 40 с. : ил.; 20х14 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Асинхронные двигатели (АД), благодаря простоте обслуживания, технологичности изготовления, высоким энергетическим показателям и эксплуатационной надежности выпускаются во всем мире огромными тиражами. На их долю приходится до 55% потребления всей вырабатываемой, электрической энергии.
Этим определяется потребительский спрос к данному виду продукции, а также постоянное требование рынка к повышению их технических и функциональных возможностей, что обеспечивается периодическим обновлением выпускаемых серий АД.
Асинхронные двигатели высот оси вращения от 71 до 355мм составляют основу современного электропривода машин и механизмов практически во всех отраслях материального производства. Ими оснащены технологические процессы угле-нефте-газодобывающей и металлургической промышленностей, станкостроения, машиностроения, деревообрабатывающей, бумажной и других отраслей. Они широко применяются в сельском хозяйстве, на транспорте, речном и морском флотах, а также в коммунальном хозяйстве и быту.
Ранее в СССР асинхронные двигатели высот оси вращения от 56 до 355 мм изготавливались на 34 специализированных предприятиях, каждое из которых было ориентировано на выпуск только одной-двух высот оси вращения. В России предприятий такого профиля было только 9, поэтому с распадом СССР основная номенклатура АД общепромышленного исполнения и специсполнений остались за рубежом.
Перед электротехническими заводами России встала задача освоения недостающей номенклатуры АД. При этом с переходом к рынку значительно изменились экономические условия, а ранее выпускаемая серия двигателей АИР перестала удовлетворять возросшим требованиям потребителя. Эти обстоятельства и предопределили необходимость разработки новой серии АД.
Проблема создания в России новой серии АД потребовала комплексного изучения тенденций .мирового развития асинхронных двигателей, с учетом опыта разработки и выпуска предшествующих общесоюзных серий и изменившихся в России экономических условий. При этом должны быть соблюдены требования международных и национальных стандартов с использованием новейших научно-технических достижений по теории, расчету и проектированию электрических машин, с применением новых электротехнических материалов и современных технологий производства, а также выполняться требования экологии, технической эстетики и дизайна.

Решению указанной актуальной проблемы посвящена настоящая работа.

Разработке новой серии АД предшествовал большой объем научно-исследовательских я опытно-конструкторских работ, показавших перспективность разработки конструкций современных АД, адаптированных к технологиям заводов-изготовителей, которые специализировались ранее на выпуске однотипных машин только одного-двух габаритов. В работе представлен опыт по организационной и технологической подготовке производства на Ярославском электромашиностроительном заводе (ОАО «ЕИЗШ») при создании и освоении новой серии АД, приведены основные опубликованные результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований автора по разработке новой серии.
Цель и задачи работы. Цель работы - решение важной народнохозяйственной проблемы - создание и освоение серийного производства новой высокоэффективной Российской серии асинхронных машин на высотах оси вращения 71...355 мм с показателями на уровне мирового электромашиностроения путём обобщения исследований автора по разработке, проектированию и организации производства асинхронных машин общесоюзных серий, их модификаций и специализированных исполнений. В соответствии с этим в работе ставятся и решаются следующие задачи:
1. Разработка принципов построения новой серии КА асинхронных двигателей мощностью до 500 кВт, адаптированных к современным требованиям потребителей, с оптимизацией ряда наружных диаметров сердечника статора по критерию объединения нескольких высот оси вращения на одном наружном диаметре для производства всех высот оси вращения 71.. .355 мм на одном предприятии.
2. Совершенствование конструкдии и геометрии магнитопровода, рационализация формы пазов короткозамкнутого ротора и оптимизация его пазовой зоны.
3. Совершенствование схем трёхфазных однослойных обмоток и разработка —новых схем симметричных двухслойных обмоток при целых и дробных числах
пазов на полюс и фазу с улучшенным гармоническим составом МДС, оптимизации электромагнитных параметров новых схем трёхфазных обмоток.
4. Разработка методик электромагнитных расчётов асинхронных машин с нетрадиционными соотношениями размеров, формами пазов и схемами обмоток.
5. Разработка новых методов экспериментальных исследований для определения параметров асинхронных машин в реальных режимах работы.
6. Создание специальных машин для работы в частотно-регулируемом приводе.
Новые научные результаты. Научную новизну работы характеризуют:
1. Выбор и обоснование рационального ряда наружных диаметров Да сердечника статора с их оптимизацией по критерию объединения нескольких высот оси вращения Н на одном наружном диаметре для всего разрабатываемого диапазона А/ =71 355 мм.
2. Новые рациональные формы закрытых, а также чередующихся пазов короткозамкнутого ротора, позволяющих повысить энергетические показатели машин.
3. Новые схемы трёхфазных обмоток - однослойных при целых числах пазов на полюс и фазу д~г/6р и двухслойных симметричных при дробных числах д, характеризуемые пониженным уровнем дифференциального рассеяния.
4. Новый метод экспериментального определения параметров грёхфазных асинхронных машин с короткозамкнутым и фазным ротором. Уточнение методики электромагнитного расчета с учетом особенностей конструкции и технологии изготовления машин, позволяющие сократить сроки проведения исследовательских работ и освоения новых электродвигателей,
5. Разработаны основные критерии создания частотно-регулируемых электродвигателей, предназначенных для решения различных вопросов регулируемого привода.