Железняков Андрій Володимирович. Удосконалення асинхронних електродвигунів приводу занурних насосів шляхом застосування литої мідної короткозамкненої обмотки ротора

brief description

Железняков Андрій Володимирович. Удосконалення асинхронних електродвигунів приводу занурних насосів шляхом застосування литої мідної короткозамкненої обмотки ротора. : Дис... канд. наук: 05.09.01 2008

Железняков А.В. Удосконалення асинхронних електродвигунів приводу занурних насосів шляхом застосування литої мідної короткозамкненої обмотки ротора”. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 електричні машини і апарати. ДВНЗ Донецький національний технічний університет”, Донецьк, 2008.
Дисертація присвячена питанням розробки ефективного і економічного способу вдосконалення спеціальних вертикальних асинхронних мастилозаповнених двополюсних занурних електродвигунів (ЗЕД) для приводу установок відцентрових насосів (УЕВН), застосовуваних в нафтовій промисловості, який полягає в заміні стрижневої паяної мідної короткозамкненої обмотки (СМКО) ротора на литу мідну короткозамкнену обмотку (ЛМКО).
Розроблена технологія виготовлення ЛМКО пакетів роторів ЗЕД, що мають нетрадиційне співвідношення довжини і діаметру, способом лиття під тиском.
Для розрахунку магнітних полів і процесів в ЗЕД з ЛМКО ротора розроблена математична модель, заснована на МКЕ, при цьому методологія побудови звичайно-елементних математичних моделей, дозволила реалізувати останні у вигляді конкретних алгоритмів і комп'ютерних програм. Виконаний аналіз особливостей розподілу магнітного поля в номінальному режимі роботи ЗЕД як з врахуванням впливу вихрових струмів частоти ковзання в масиві валу ротора, так і без нього, дозволяє оптимізувати конфігурацію магнітопроводу двигуна, для оптимального рівня насичення всіх ділянок.
Запропоновано нове технічне рішення щодо зниження додаткових втрат потужності в двигунах з секційним ротором за рахунок істотного ослаблення впливу зубцевих гармонік шляхом кутового зсуву окремих пакетів ротора. Розроблена математична модель для аналізу статичних і динамічних режимів роботи ЗЕД з ЛМКО ротора, на базі Т-подібної заступної схеми, що відрізняється врахуванням втрат потужності в сталі. Стендові випробування дослідних зразків ЗЕД з ЛМКО ротора довели їх високі техніко-економічні показники.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення ефективності спеціальних вертикальних мастилозаповнених двополюсних занурних електродвигунів (ЗЕД) із стрижньовою паяною мідною короткозамкненою обмоткою (СМКО) ротора, призначених для приводу установок занурних електровідцентрових насосів (УЕВН) за рахунок поліпшення енергетичного ККД шляхом застосування ЛМКО ротора.
Основні наукові і практичні результати полягають в наступному:
1. У результаті аналізу концепцій проектування і умов експлуатації ЗЕД приводу занурних насосів обгрунтований вибір напряму їх удосконалення для підвищення енергетичних показників, шляхом застосування ЛМКО ротора.
2. Вперше розроблена технологія виготовлення ЛМКО пакетів роторів ЗЕД, що мають нетрадиційне співвідношення довжини і діаметру, способом лиття під тиском.
3. Запропоновано нове технічне рішення щодо зниження додаткових втрат потужності в двигунах з секційним ротором за рахунок істотного ослаблення впливу зубцевих гармонік шляхом кутового зсуву окремих пакетів ротора. Для ЗЕД45-117МВ5 рекомендовано виконувати послідовно кутовий зсув пакетів ротора на 0,1 зубцевого ділення.
4. Розроблена математична модель для розрахунку магнітних полів і процесів в ЗЕД з ЛМКО ротора, яка заснована на методі кінцевих елементів. При цьому методологія побудови кінцево-елементної математичної моделі, дозволила ефективно реалізувати останню у вигляді конкретних алгоритмів і комп’ютерних програм.
5. Отримала подальший розвиток математична модель для аналізу статичних і динамічних режимів роботи ЗЕД з ЛМКО ротора, на базі Т-подібної заступної схеми, що відрізняється врахуванням втрат потужності в сталі.
6. Показаний незначний вплив вихрових струмів частоти ковзання, що індукуються в масиві валу, на тепловий баланс конструкційних елементів ротора.
7. Розроблена технологія виготовлення ЛМКО пакетів роторів ЗЕД, що мають нетрадиційне співвідношення довжини і діаметру, способом лиття під тиском впроваджена на ДП ХПЗ ім. Т.Г. Шевченко”. На заводі ВАТ «АЛНАС» виготовлений дослідний зразок електродвигуна ЗЕД45-117МВ5, проведені його стендові випробування.
8. Розроблена методика математичного моделювання короткозамкнених занурних асинхронних електродвигунів з литою обмоткою ротора на основі синтезу параметрів заступної схеми з використанням експериментальних характеристик холостого ходу і короткого замикання (ПИЖЦ.520031.021). Використовується в УкрНДІВЕ при проектуванні нових двигунів і в навчальному процесі ДВНЗ Донецький національний технічний університет” на кафедрі електромеханіки і ТОЕ при читанні лекцій, курсовому і дипломному проектуванні.
9. В процесі проведення стендових випробувань встановлено що енергетичні показники дослідного зразка ЗЕД з ЛМКО ротора перевершують аналогічні характеристики існуючих двигунів із СМКО ротора, як в номінальному, так і в середньостатистичному експлуатаційному режимах роботи.