Коммерческое предложение по созданию ГЭД

ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
КОММЕРЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные Системы»
НА УЧАСТИЕ В КОНКУРСЕ по созданию ГЭД мощностью ИД-4100 кВт ДЭПЛ
в связи c положительным завершением государственных испытаний и внедрением
ВИП - 2000 кВт на морском буксире проекта 745 МБС
Одним из основных направлений Стратегии развития
судостроительной
промышленности является создание конкурентоспособной отечественной морской
техники для преодоления научно-технического и технологического отставания России от
других промышленно развитых стран.
К современным судовым электроприводам механизмов предъявляются требования:
высокая надежность; увеличение периодов их функционирования без обслуживания и
наблюдения; обеспечение оптимальных условий резервирования и постоянной готовности
к действию; возможность автоматизации технологических процессов исполнительных
механизмов; повышение эффективности использования электромеханизмов на основе
улучшения механических характеристик, повышения величин ускорений в динамических
режимах работы за счет возможности плавного регулирования скорости, выбора
оптимальных режимов проведения технологических операций.
Эти требования полностью обеспечиваются на морском буксире проекта 745МБС
(Рис.1) на основе практического применения вентильно-индукторного электропривода
(Рис.2) с глубоким регулированием скорости, с оптимальными режимами проведения
технологических операций (Патент №81206 (RU) на промышленный образец) «Гребной
индукторный электродвигатель ИД-2000 кВт»от 31.03.2010 ЗАО «Интеллектуальные
Робастные Интегрированные Системы»). Выполненные вышеупомянутые требования
на морском буксире с помощью ИД-2000 кВт позволяют надеяться на дальнейшее
совершенствование и повышение конкурентоспособности и импортозамещения
электромеханизмов строящихся, модернизируемых и проектируемых перспективных
судов и подводных лодок.
1
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Рисунок 1. Морское буксировочное судно проекта 745 МБС
Рисунок 2. Индукторный электродвигатель ИД-2000 кВт размещенный в буксировочном
судне проекта 745 МБС
2
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Рисунок 3. Конструкция ИД-2000 кВт
Благодаря более простой конструкции ИД-2000 кВт (Рис.3, Рис.4) значительно надежнее
других типов электродвигателей. Ротор ИД (Рис.4) не содержит обмоток, а обмотки
статора представляют собой простые полюсные катушки аппаратного типа. Более
высокой надежностью характеризуется также преобразователь частоты (ПЧ), так как в
отличие от ПЧ асинхронного двигателя в его силовой цепи практически исключаются
сквозные короткие замыкания. Питания фаз ИД-2000 кВт осуществляется однополярными
импульсами тока, поэтому на выходе преобразователя применен простой коммутатор, а не
инвертор.
Рисунок 4. Конструкция статора с обмоткой и ротора ИД-2000 кВт
3
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Оптимизацией конфигурации зубцовых зон полюсов статора и ротора был получен
существенно больший вращающий момент, в сравнении с электрическими двигателями
других типов. За счет этого удалось выполнить два противоречивых требования: создать
более, чем заданные в техническом задании, высокий момент низкооборотного гребного
винта размещенного непосредственно на валу с частотой вращения до 200 об/мин и
обеспечить заданные массогабаритные показатели (см. таблицу 1).
Таблица 1
Основные размеры и обмоточные данные:
Внешний диаметр пакета статора, мм
Диаметр расточки статора, мм
Длина пакета статора (ротора), мм
Воздушный зазор, мм
Число фаз
Число фазных зон (полюсов)
Число зубцов статора/ротора
Действующее значение фазного тока, А
Мощность, кВт
Частота вращения, об/мин
КПД, %
Напряжение в звене постоянного тока, В
Внутренний диаметр ротора, мм
Число параллельных ветвей
Масса двигателя, т
Габариты, мм
2200
1700
500
2,5
6
24
24/16
590
2000
200
98
900
1280
2
30
2500х2330х3500
Всесторонне испытанный ИД-2000 кВт в том числе и сочлененным с гребным винтом
напрямую без редуктора на морском буксире характеризуется устойчивой длительной и
безотказной работой в динамических режимах с частыми пусками и остановками. Каждый
пускИД-2000 кВт с гребным винтом, осуществляется сколь угодно плавнопри отсутствии
повышенных «пусковых» токов. Естественная характеристика ИД-2000 кВт похожа на
характеристику электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.
Результаты испытаний на стенде в ЗАО «Интеллектуальные Робастные
Интегрированные Системы»
Рисунок 5. Функциональная схема испытаний ИД-2000 под нагрузкой:ИР – индукционный регулятор; В –
выпрямитель; СУТР – схема управления тормозным резистором Rт; ПП1, ПП2 – полупроводниковые
преобразователи; СУ1, СУ2 - микропроцессорные системы управления; ДПР – датчик положения ротора;
4
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
ИД-2000 – индукторный двигатель; pV1, pV2, Rш1, Rш2 – милливольтметры и шунты для измерения тока;
pV3– вольтметр; p1 – частотомер
Рисунок 6. Осциллограммы фазных напряжения и тока для двигательной (а)
и генераторной (б) частей ИД-2000 при 200 об/мин, суммарной мощности 980 кВт и
КПД электропривода 95 % (масштаб для тока 278 А/дел)
На стенде ЗАО «ИРИС» были проведены испытания на холостом ходе и под нагрузкой,
показали работоспособность ИД-2000 кВт и его соответствие требованиям по уровню
вибраций (виброперемещения не более 10 мкм и виброскорость не более 0,5 мм/с при
требованиях по ГОСТ 20815-93 соответственно 90 мкм и 2,8 мм/c. Результаты измерений
вибропараметров со стороны полумуфты и переднего подшипника, а также со стороны
датчика положения ротора (ДПР) и заднего подшипника при номинальной частоте
вращения 200 об/мин с помощью цифрового прибора Diamex 2000, представлены в табл.2.
Таблица 2
Место измерения
Виброперемещение,
мкм
8,71
Виброскорость, мм/с
Слева на крышке переднего
0,318
подшипника
Сверху на крышке переднего
9,34
0,478
подшипника
Справа на крышке заднего
6,29
0,227
подшипника
Сверху на крышке заднего
8,57
0,223
подшипника
Частота вращения измерялась с помощью цифрового ручного тахометра ДО-01Р.
При проведении испытаний ИД-2000 кВт на нагрузку была использована
двухпакетность конструкции самого двигателя (Рис.3, Рис4) ИД с двумя трехфазными
обмотками на статоре, имеющими пространственный сдвиг на 180 эл.град., исходя из
5
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
требований
Регистра обеспечения
электропитанием
от
двух
независимых
полупроводниковых преобразователей. Такая конструкция принятая, в ИД-2000 кВт (Рис.2
– Рис.4) позволила снизить пульсации момента. По сути, в одном корпусе размещены две
идентичные трехфазные индукторныеэлектрические машины, каждая из которых может
работать и в двигательном, и генераторном режимах. За счет этого обеспечивается
самонагружение, исключая дорогостоящую нагрузочную стендовую установку. Это
технология испытаний позволяет экономить потребление электроэнергии, особенно при
ресурсных испытаниях, за счет возврата электрической энергии вырабатываемой
генератором в сеть небольшой мощности, соизмеримой с мощностью потерь в
полупроводниковом преобразователе и в ИД-2000 кВт.
Функциональная схема испытательного стенда ЗАО «ИРИС» приведена на Рис. 5. На Рис
6. приведены экспериментальные осциллограммыфазного напряжения, тока в катушке
(параллельной ветви при токе в фазе вдвое больше) под нагрузкой для двигательной и
генераторной частей ИД-2000 кВт.При напряжении на шине постоянного тока 672 В
достигнуты величины по токам соответственно: I1=747 А, I2=712 А,Pсум=980 кВт,
КПД=95,6 %.
Суммарный КПД силовой части и ИД-2000 кВт определялся по показаниям
амперметров магнитоэлектрической системы, измеряющих среднее значение входного
токаI1 преобразователя ПП1 и выходного тока I2 преобразователя ПП2. Максимальная
погрешность расчета не более 6 %. При этом магнитная система ИД-2000 кВт не
насыщена: максимальная индукция в зубцах статора в двигательной части не более 1,2 Тл,
на остальных участках магнитной системы и в генераторной части не более 1 Тл. Это
свидетельствует о достаточном резерве для увеличения мощности при повышении
напряжения на шине постоянного тока,до номинального 900 В.
Повышенная живучесть
ИД-2000 кВт обеспечивается за счет магнитной
независимости фазных обмоток в двигателе и электрической независимости фазных
блоков в ПЧ. Поэтому повреждение какой-либо одной или нескольких фаз не приводит к
полной потере работоспособности ГЭД в целом.
Следует отметить, что при одинаковых габаритах ИД-2000 кВт имеет более высокий
КПД по сравнению с асинхронными двигателями (АД) и коллекторными двигателями
постоянного тока (ДПТ). В случае применения АД или ДПТ разница в КПД достигает до
10 %. В сравнении с синхронными вентильными двигателями с электромагнитным
возбуждением или возбуждением от постоянных магнитов ИД-2000 кВт конструктивно
проще и надежнее, стоимость его ниже. По основным рабочим характеристикам ИД-2000
кВт конкурирует с высокоэффективным вентильным двигателем с постоянными
магнитами.
Накопленный
Новочеркасским
ЗАО
«Интеллектуальные
Робастные
Интегрированные Системы» опыт создания малошумных, высокоэффективных
индукторных электроприводов для вспомогательных электроприводов проблемноориентированных на дизель-электрическую подводную лодку (ДЭПЛ) позволил
совместно с ЦНИИ СЭТ г. Санкт-Петербург реализовать систему управляемого ИД-2000
6
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
кВт. На Рис.7 - Рис.13 приведены осциллограммы рабочих режимов системы управления
ИД-2000 кВт. Впервые, в созданной системе управления ИД-2000 кВт реализованы
алгоритмы управления, учитывающие особенности конструкции двигателя, режимы его
работы с помощью микропроцессорной техники, что дополнительно повышает
надежность привода в целом (за счет прямого цифрового управления).
Рисунок 7. Разгон. Режим токового коридора. T = 300 мс, n = 12,5 об/мин.
Рисунок 8. Режим торможения. Одноимпульсный режим. T = 50 мс, n = 75 об/мин
Рисунок 9. Режим торможения. Одноимпульсный режим.T = 50 мс, n = 75 об/мин.
7
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Рисунок 10. Разгон. Одноимпульсный режим. T = 30 мс, n = 125 об/мин.
Рисунок 11. Разгон. Одноимпульсный режим. T = 18 мс, n = 210 об/мин.
Рисунок 12. Разгон до 200 об/мин. Одноимпульсный режим. T = 18 мс, n = 200 об/мин.
Рисунок 13. Разгон до 210 об/мин. Одноимпульсный режим. T = 18 мс, n = 210 об/мин.
8
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Пояснения работы алгоритма управления ИД-2000 кВт
Алгоритм управления для ИД-2000 кВт отличается от токового регулирования
момента следующим. Запуск осуществляется в режиме токоограничения. Далее привод
переходит в одноимпульсный режим с параметрами импульса определяемого по таблице,
рассчитанной при проектировании, в которой определен интервал подачи импульса, его
ширина, ширина паузы после импульса (один ключ выключен). Цифровой ПИ-регулятор
стабилизирует заданную скорость, регулируя момент перемещения по таблице. При
перемещении вниз по таблице момент возрастает, вверх уменьшается, при этом для
ограничения тока максимальный выход регулятора ограничивается в зависимости от
частоты вращения. Для удобства введена относительная шкала перемещения по таблице
показатель N=0-1, где 1 соответствует последняя нижняя строка. Для ограничения выход
регулятора N сравнивается с Nтек = nтек/nmax, где nтек – текущая скорость, nmax максимальная скорость, и если выход больше k*Nтек то интегральная составляющая ПИрегулятора принимается равной k* Nтек (k – коэффициент выхода k≥1).
Рисунок 14. Расчетные электрические углы управления ИД-2000 кВт
На Рис.14 приведены расчетные электрические углы управления. При расчете
электрических углов берется за основу ротор. При этом за нулевое положение принято
следующее: когда паз ротора становится перпендикулярно зубцу статора с обмоткой
(рассогласованное положение). Таким образом 180 электрическим градусам соответствует
положение,когда зубец ротора становится перпендикулярно зубцу статора с обмоткой
(согласованное положение). При этом за положительное направление принято
направление вращения ротора. В этой системе углом включения принимается, угол при
одновременном включении двух ключей полумоста. Если имеется некоторое опережение,
то угол отрицательный. Время от начала включения до выключения (закрытия) одного из
полупроводниковых ключей (медленная расфорсировка) называется шириной импульса.
Время от выключения одного из полупроводниковых ключей (медленная расфорсировка)
9
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
до выключения обоих ключей (быстрая расфорсировка) называется оконечной паузой. Так
как инерция ротора достаточно большая, то для определения углов используется сигнал
переключения датчика положения. То есть сначала по датчику определяется текущая
скорость, а после углы управления. При этом с целью исключения «дрязга» используется
интегральный накопитель или усреднение. Последняя измеренная скорость складывается,
например, с четырьмя предыдущими, и делится на пять. При регулировании
предполагается, что нагрузочная характеристика совпадает с той, которая использовалась
при определении таблицы управления. То есть каждому сочетанию углов по таблице и
определенной скорости соответствует определенный момент. При расхождении
теоретических и практических характеристик разница компенсируется регулятором.
Новые знания, полученные, во время испытаний ИД-2000 кВт в реальных
эксплуатационных условиях подтвердили большой потенциал в сфере создания
электродвигателей большой мощности индукторного типа для судов, и позволили
откорректировать разработанный ранее Новочеркасским ЗАО «Интеллектуальные
Робастные Интегрированные Системы» оригинальный пакет программ, позволяющий
производить оптимальное проектирование ИД на современном мировом уровне. В состав
пакета программного обеспечения входит: программа оптимизации геометрических
размеров, программа расчета магнитных полей методом конечных элементов, программа
расчета процессов и оптимизации закона управления ИД.
Выводы
1. Еще на этапе стендовых испытаний в ЗАО «Интеллектуальные Робастные
Интегрированные Системы» г. Новочеркасск, созданный ИД-2000 кВт для
морского буксира в режимах холостого хода и под нагрузкой подтвердил не
только работоспособность по ТЗ, но свои высокие показатели по вибрационным
параметрам (виброперемещение не более 10 мкм и виброскорость не более 0,5
мм/с).
2. Испытания до 50 % нагрузки подтвердили возможность применения не затратного
и достаточно достоверного метода самонагружения для двухпакетной
конструкции ИД-2000 кВт и показали, что используемые для проектирования
математические модели обеспечивают достаточно высокую точность имитации
электромагнитных процессов в двигателе, а сам двигатель имеет достаточный
ресурс для обеспечения проектной мощности в 2000 кВт при частоте вращения
200 об/мин.
3. Натурные государственные испытания гребного ИД-2000 кВт буксирного судна
проекта 745 МБС подтвердили все заданные характеристики в ТЗ и показали
резервы по мощности, а именно возможность длительной работы до 2500 кВт с
допустимым нагревом конструкции.
На Московском международном салоне инноваций и инвестиций, проходившем в
сентябре 2010 г., за разработку ИД-2000 кВт учебно-научно-производственный комплекс
ЮРГТУ(НПИ) - ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные Системы»
награжден золотой медалью.
10
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
Коммерческое предложение по созданию ГЭД-4100 кВт современных ДЭПЛ.
Более чем десятилетний опыт работы Новочеркасского ЗАО «Интеллектуальные
Робастные Интегрированные Системы» по успешному
внедрению вентильных
индукторных электроприводов вспомогательных механизмов
на ДЭПЛ и АПЛ
существенно развил технологии проектирования и строительства индукторных
двигателей, которые могут конкурировать с электродвигателями с постоянными
магнитами на роторе. Гребной индукторный двигатель ГЭД-4100 кВт спроектирован (Рис.
15) и может быть востребован проектантами для создания систем электродвижения
мощностью 4100 кВт и выше для ДЭПЛ, АПЛ, надводных кораблей.
В ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные Системы»:
- систематизированы сведения о разных конструкциях машин с переменным
магнитным сопротивлением (ИД), способы соединения фазных обмоток, алгоритмы их
коммутации и т д., установлено, что в «m» - фазных ИД могут одновременно
возбуждаться от 1 до (m-1) фазных обмоток, а выбором оптимального вида коммутации
можно добиться не только снижения пульсаций ∆М, ∆ω, но и роста Муд;
- для разных типов полюсной структуры и способов соединения фазных катушек
составлены многоконтурные схемы замещения цепей и с помощью их преобразований
получены матрицы собственных Ljj(θ) и взаимных индуктивностей Ljk(θ) «m» -фазных ИД;
Установлено, что при согласном включении катушек, расположенных на
противоположных полюсах между ними нет магнитной связи (отпадает необходимость в
трудоемких полевых расчетах);
- из преобразованных матричных уравнений «m» - фазного ИД получены, как
частные случаи уравнения 3-х, 4-х, 5-ти и 6-ти фазных двигателей в синхронных
координатах; стало возможным сокращение переменных параметров за счет симметрии
или отсутствия магнитных связей; установлены условия корректности преобразования
координат в зависимости от вида коммутации и схем замещения силовых цепей
инверторов;
- имеющиеся в пользовании в Новочеркасском ЗАО «Интеллектуальные
Робастные Интегрированные Системы» со всего мира математические модели «m» фазных ИД с разными способами аппроксимации нелинейностей использовались в
многочисленных исследованиях установившихся и переходных процессов созданных ИД
(0.5÷32 кВт) для типовых видов управляющих и возмущающих воздействий, характера и
величины момента нагрузки;
- по результатам натурного аналогового и цифрового моделирования зубчатых зон
типовых структур ИД, а также магнитных полей построены семейства динамических и
статических характеристик и кривые проводимости воздушного зазора λδ=f(θ,τ/δ,Bδ) при
вариации размеров полюсных делений τ, зазора δ, индукции Вδ; учет насыщения стали
зубцов,
- на основании натурных исследований и матмоделей ИД мощностей 0,5÷32 кВт
для заказа «Лада» («Санкт-Петербург») и результатов расчетов их характеристик и кривых
λ=f(θ,τ/δ,Bδ) разработаны методы инженерного проектирования машин с переменным
11
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
магнитным сопротивлением.
Расчетные исследования гребного электропривода мощностью 4100 кВт проведены с
учетом опыта внедрения ИД-2000 кВт на морской буксир проекта 745.
При
создании
ИД-4100
кВт
ЗАО
«Интеллектуальные
Робастные
Интегрированные Системы» предлагает вести работу в следующем направлении:
доработка уже имеющейся в ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные
Системы» конструкторской документации ИД-4100 кВт до рабочей конструкторской
документации с вписыванием в заданные габаритные, присоединительные размеры и
массу варианта машины с постоянными магнитами на роторе разработки НИИФА г.С.Петербург с согласованием разработанной РКД с заинтересованными организациями и с
учетом построенного в ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные
Системы» испытательного стенды больших двигателей.
Стенд ЗАО «Интеллектуальные Робастные Интегрированные Системы»
позволяет с достаточной достоверностью осуществить экспериментальную проверку всех
расчетных энергетических, регулировочных и виброшумовых характеристик
полномасштабного привода ИД-4100 кВт, не содержащего дорогостоящие постоянные
магниты (приблизительно 1000 кг на одну машину), коммутацию весьма опасных токов до
14 кА, а также защитно-коммутационную аппаратуру расположенную в больших объемах,
работы по обслуживанию модулей с постоянными магнитами.
Спроектированный гребной индукторный электродвигатель мощностью 4,1 МВт,
200 об/мин
Наименование параметров
электродвигателя
Мощность, МВт
Частота вращения, мин –1
Напряжение питания сети, В
КПД, %
Исполнение
Охлаждение
Значения
Эскиз магнитной системы
4,1
200
175-320,640
95
IP44
IC01
Размеры магнитной системы и обмоточные данные
Внешний диаметр пакета статора, мм
Диаметр расточки статора, мм
Длина пакета статора (ротора), мм
Воздушный зазор, мм
Число фаз
Число фазных зон (полюсов)
Число зубцов статора/ротора
Ширина полюса статора, мм
Толщина ярма статора над катушкой, мм
Ширина коронки (дуга) зубцов статора/ротора, мм
Ширина основания (дуга) зубцов статора/ротора, мм
Внутренний диаметр ротора, мм
Число параллельных ветвей
Число витков катушки
2780
2200
600
5
3
24
24/16
177
145
160/170
180/210
1685
8
18
Рисунок. 15. Спроектированный гребной электродвигатель ГЭД-4100 кВт
Вентильные индукторные электропривода впервые в мире испытаны в ВМФ РФ на
полный назначенный ресурс в жестких механических и климатических условиях на
головном образце дизель - электрической подводной лодки нового поколения: ВИП-1,1
12
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
кВт антенны УПВ (реверсивный) и вакуумного насоса ВЖ-4П; ВИП-3,0 кВт
центробежных насосов ЦН-320 систем охлаждения вспомогательных механизмов и
радиоэлектронной аппаратуры; ВИП-5,5 кВт центробежных насосов ЦН-319 систем
охлаждения дизель-генераторов, аккумуляторных батарей, гребного электродвигателя и
охлаждения пресной воды; ВИП-25, 0 кВт главного осушительного насоса ЦН-321; ВИП17,5 кВт станции компрессорной автоматизированной воздуха высокого давления СКАВ1; ВИП-21,0кВт электроагрегатного насоса и насоса аккумуляторной установки; ВИП-32,5
кВт машины винтовой морской холодильной МХМВ-01 (индукторный двигатель встроен
без защитных оболочек во фреоно - маслянную среду). Результаты всех испытаний положительные.
В вентильных индукторных электроприводах подтвердилось отсутствие
аварийных режимовсвязанных с перегревом подшипниковых узлов и пробоем силовых
электронных ключей в силовых электронных цепях, необходимости в жидкостном
охлаждении (обязательное для аналогов) за счет высокого КПД. Отсутствие
громоздких электромеханических переключателей бортов во входных цепях по двум
сетям постоянного тока 175…320 В. Вентильные индукторные электропривода
обеспечивают современные требования по малошумности, виброактивности (требования
4). Сохраняется работоспособность, надежность, безопасность и живучесть вентильных
индукторных электроприводов при колебаниях входного напряжения в диапазоне
175…600 В, при импульсных коммутационных перенапряжениях, а также при обрыве
одной или нескольких фаз электропитания.
Унифицированные блоки управления вентильных индукторных электродвигателей и
статических преобразователей разработаны в Новочеркасском ЗАО «Интеллектуальные
Робастные Интегрированные Системы» выполнены по одной и той же технологии - с
прямым цифровым управлением. При такой технологии электронные блоки отличаются
между собой только алгоритмами управления и программным обеспечением, а силовая
электроника и конструкции корпусов одинаковы.
Это существенно удешевляет затраты на закупочную компанию, на расходы при
пуско-наладке и обеспечение заданного жизненного цикла при эксплуатации. Кроме того
от применения ВИП имеются и дополнительные выгоды.
Полностью исключаются затраты на аварийно-восстановительные расходы за счет
применения в каждой фазе статического преобразователя с несимметричной мостовой
схемой, который позволяет исключить саму возможность возникновения сквозного
короткого замыкания при отказе одного из силовых ключей. При отказе любого из
силовых полупроводниковых элементов отключение фазы производится реализованными
программно защитами с воздействием на оставшийся работоспособным силовой
полупроводниковый ключ.
По сравнению с другими типами ПЧ в ВИП за счет применение специальных
законов управления углами коммутации фаз без применения широтно-импульсной
модуляции и осуществления регулирования частоты вращения и выходной мощности в
требуемых диапазонах, уменьшатся электрические потери, а самое главное исключаются
13
ЗАО «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ РОБАСТНЫЕ ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ», г. НОВОЧЕРКАССК
Предложения по созданию гребного индукторного электродвигателя ИД-4100 кВт для ДЭПЛ
дорогостоящий блок переключателя параллельно-последовательного соединения бортов.
Переключатели бортов постоянного тока обязательно используемые с другими типами
электродвигателей, имея большие массогабаритные параметры, высокую стоимость
приводят к нежелательным коммутационным перенапряжениям сети.
Экономятся средства и во время доводочных работ в условиях ДЭПЛ для
обеспечения требуемых ВАХ в части электромагнитных шумов за счет возможности
варьирования в широких пределах формы однополярных импульсов и корректировки
алгоритмов управления. В случае необходимости – скорректировать их на объекте за счет
средств управления, не демонтирую индукторный электромеханизм с объекта.
Рис.16. Спроектированный ГЭД – 14 МВт по заданию ЦКБ МТ «Рубин» и Морского научного комитета
Генеральный конструктор, председатель совета директоров ЗАО «ИРИС»,
д.т.н., профессор ЮРГПУ(НПИ)
А.П.Темирев
14