Разработка и исследование энергосберегающего электропривода на базе гистерезисного двигателя с питанием от однофазной сети

• Автор: Сизякин, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обоснование возможности применения гистерезисного электропривода в бытовой технике
1.1. Развитие и применение гистерезисного электропривода в промышленности
1.2. Сравнительные оценки самозапускающихся электродвигателей и электроприводов на их основе
1.3. Обзор современных однофазных конденсаторных электроприводов
1.4. Особенности двигателей, используемых в бытовой технике
1.5 Выводы
Глава 2. Анализ методов математического моделирования синхропно-гистерезисных двигателей
2.1. Модели перемагничивания магнитотвердого материала
2.2 Расчет магнитного состояния ротора СГД
2.3. Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование однофазных электроприводов на базе гистерезисного двигателя
3.1 Техническое задание на разработку
3.2 Разработка макетов для исследования двигателя в трехфазном и однофазном режимах питания и стенда для испытаний
3.3 Исследование работы макетных образцов синхронных гистерезисных двигателей при питании от трёхфазной и однофазной сети
3.4 Испытание второго макетного образца (СГД-0,4-3000)
3.5 Разработка и изготовление третьего макетного образца
3.6. Исследование работы трехфазного двигателя при включении в
однофазную сеть

3.7. Исследование работы двухфазного двигателя при включении в однофазную сеть
3.8. Варианты двухфазного двигателя с различными коэффициентами трансформации и фазовыми сдвигами обмоток
3.9 Анализ результатов исследований и выводы по главе
Глава 4. Разработка образца энергетически эффективного конденсаторного гистерезисного электропривода
4.1 Схемы реализации образца
4.2 Исполнение двигателя
4.3. Испытания образца
4.4. Сопоставление электропривода на базе СГД с асинхронным электроприводом
4.5. Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Введение
Бытовая техника является сферой, широко использующей электропривод (ЭП). Многие бытовые приборы работают круглосуточно, в современных городах бытовая техника потребляет десятки мегаватт часов электроэнергии. В Европе в 1995 году введена классификация энергопотребления бытовой техники. Наиболее экономичным приборам присваивается класс А, наименее эффективным — G. К 2000 году около 20% продаваемых в Европе холодильников имело класс энергопотребления А, а в отдельных странах эта цифра достигала значения 50%. В связи с этим были введены дополнительные классы А+ и А++. При этом класс энергопотребления бытового прибора является важным фактором при принятии решения о покупке. Затраты на электроэнергию для бытового холодильника класса А++ на 40% ниже, чем аналогичные затраты для класса А. Однако, стоимость техники класса А++ примерно на столько же выше. В 2006 году в Каталонии начал действовать план реновации бытовых приборов, в рамках которого покупателям выплачивали субсидии на покупку бытовой техники с высокой энергетической эффективностью. В 2007 году в Бразилии стартовала программа по замене холодильников, в результате которой жители пригородов и неблагополучных районов получают энергосберегающие холодильники бесплатно. Недавно в США заработала программа поддержания спроса на бытовую технику: те, кто приобретает более эффективную крупную бытовую технику в обмен на старую получают субсидию в размере от $50 до $200 [78].
В настоящее время в России действует Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической
эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», направленный, в том числе, на энергосбережение и повышение эффективности использования электроэнергии, потребляемой в быту.

1.3. Обзор современных однофазных конденсаторных электроприводов
Из однофазных конденсаторных двигателей наиболее распространены асинхронные конденсаторные двигатели с сетевым напряжением 220/230В, и частотой 50/60Гц. Преимущественное применение нашел однофазный электродвигатель с одной ёмкостью при двухфазном исполнении обмоток. Он используется для приводов бытового и промышленного назначения различных механизмов (компрессоров, кранов, насосов, деревообрабатывающих станков), стиральных машин, центрифуг, газонокосилок, кухонного оборудования общепита, технологического оборудования, например, в приводах автоматов дозированного разлива в фармацевтической промышленности).
На территории СНГ в настоящее время выпускается несколько небольших серий однофазных асинхронных электродвигателей с рабочим конденсатором. Наибольший объём такой продукции сейчас приходится на Могилёвский завод «Электродвигатель» республики Беларусь. Здесь выпускается серия трехфазных асинхронных электродвигателей АИ и АИР с широким диапазоном мощностей. На базе конструктивов и сердечников трехфазных электродвигателей этих серий реализуется серия АИР ЗЕ с трехфазной обмоткой от 0,12 до 1,5 кВт с высотой оси вала до 80 мм, а также серия А 18Е с двухфазной обмоткой от 0,12 до 2,2 кВт с высотой оси вала до 100 мм.
Кроме того, Могилёвский завод выпускает серию так называемых бытовых конденсаторных электродвигателей ДАК от 0,025 кВт до 0,18 кВт. Синхронные частоты вращения - 1500 и ЗОООоб/мин. Подобные серии АИР и АИ с ограниченной номенклатурой выпускает ХЭЛЗ «УКРэлектромаш» (г. Харьков) с мощностью до 2,2 кВт. Также, ХЭЛЗ выпускает 3 типа однофазных конденсаторных двигателей для погружных насосов.
Некоторые заводы выпускают однофазные конденсаторные двигатели весьма ограниченной номенклатуры. Например, Томский электротехнический завод