Челябинские ученые разработали способ повышения эффективности электродвигателей
Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработали уникальный метод улучшения динамических характеристик асинхронных электродвигателей с частотным управлением. Эта технология позволяет значительно снизить потребление электроэнергии и уменьшить негативные воздействия на энергосети благодаря снижению реактивных токов.
Асинхронные двигатели составляют основу современного промышленного оборудования — это примерно 80% всех используемых электродвигателей в мире. Они дешевые и надежные, но очень плохо управляются — у них сложно регулировать скорость и поддерживать стабильность работы, особенно на медленных оборотах. Из-за этого они потребляют много бесполезного электричества (так называемая «реактивная мощность»), что снижает общую эффективность и приводит к быстрой разрядке аккумуляторов. Над решением этой проблемы работают ученые во всем мире.
Исследователи ЮУрГУ несколько лет, работая по заданию Копейского машиностроительного завода, искали способы уменьшения реактивных токов и ускорения динамики асинхронных двигателей. Необходимо было оптимизировать тяговые приводы для самоходных вагонов, которые используются для перевозки породы в угольных шахтах.
«Мы проводили испытания на полигоне завода и в реальных условиях шахты под землей. Эти испытания позволили получить информацию о работе асинхронного электропривода при динамично изменяющейся нагрузке в широком диапазоне, которую очень сложно получить на лабораторных стендах», — рассказал один из участников исследования, профессор кафедры «Автоматизированный электропривод» ЮУрГУ Владимир Кодкин.
Основная идея новой технологии заключается в адаптивном управлении магнитным полем двигателя. Стандартные методы поддерживают постоянный магнитный поток независимо от степени загрузки привода. Ученые ЮУрГУ предложили автоматически его регулировать: уменьшать при низкой нагрузке и усиливать при повышенной потребности в мощности. Результаты экспериментов показали, что общие потери электроэнергии при таком подходе снижаются в полтора-два раза, а эффективность двигателей возрастает минимум на 50%.
Новый метод полностью апробирован и сейчас внедряется в производство. По мнению ученых, предложенная технология имеет большой потенциал применения в промышленности, энергетике и транспорте. Она способна оказать значительное влияние на экономическую эффективность предприятий и позволит ежегодно экономить миллиарды рублей на оплате счетов за электричество.