Анотація до роботи:

Папазов Ю.М. Підвищення ефективності вибухозахищених асинхронних електродвигунів для приводу гірничих машин з литою мідною короткозамкненою обмоткою ротора. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата техничних наук за спеціальністю 05.09.01 – Електричні машини і апарати. Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2005.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності вибухозахищених асинхронних двигунів (ВАД) з литою мідною короткозамкненою обмоткою (ЛМКО) ротора для приводу гірничих машин. Уперше в практиці розрахунків і проектування ВАД повною мірою враховані умови експлуатації, режими навантаження і технічні вимоги, поставлені до конкретного класу АД.

Розглянуто тенденції розвитку ВАД для приводу гірничих машин і запропоновані напрямки підвищення їх ефективності. Одержан подальший розвиток проектування ВАД для приводу гірничих машин у вугільної промисловості, що відрізняється значними уточненнями, доповненнями і розробкою нових підходів при використанні існуючих методик розрахунку ВАД з ЛМКО ротора. Уперше розроблений метод врахування стохастичного навантаження ВАД на його електромагнітний момент. Виконано чисельні дослідження електромагнітних полів, параметрів і характеристик ВАД із ЛМКО ротора на основі методу кінцевих елементів. Виконано розрахунки ВАД для приводу основних видів гірничих машин (комбайнів, конвейєрів) і на їхній основі спроектовані і виготовлені дослідні зразки ВАД нового покоління. Розглянуто питання надійності, економічної ефективності і конкурентноздатності ВАД із ЛМКО ротора і запропоновані способи їхнього підвищення.

Стендові й експлуатаційні випробування дослідних зразків ВАД із ЛМКО ротора підтвердили їхні високі техніко-економічні показники.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення ефективності вибухозахищених асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором для приводу гірничих машин, за рахунок поліпшення кількісних і якісних показників технічних характеристик, шляхом застосування литих мідних короткозамкнених обмоток із застосуванням нових форм пазів і перемінної електропровідності стрижнів обмотки по висоті.

Основні наукові і практичні результати полягають у наступному:

застосування сплавів міді з перемінною по висоті паза ротора електропровідністю унеможливлює використання відомих методів розрахунків пускових і робочих характеристик ВАД із ЛМКО ротора. На підставі цього розроблено метод розрахунку цих характеристик з урахуванням залежності коефіцієнта збільшення активного опору стрижня від ковзання;

застосування міді і її сплавів замість алюмінію в короткозамкнених обмотках ротора викликає структурні зміни в зубцях ротора, що приводять до нелінійної зміни опору по їх ширині. У зв'язку з цим удосконалено метод визначення залежності перехідного опору "стрижень - зубець ротора" від заливаємого матеріалу та його температури, що дає можливість підвищити точність розрахунку додаткових втрат у роторі від дії поперечних струмів ВАД;

для гірничих машин ВАД розробляються за умови, що їхні навантажувальні моменти є детерміновані функції часу. Таке допущення не правомірне, тому що більшість ВАД працюють у режимі стохастичного наватаження. Тому уточнено метод розрахунку електромагнітного момента ВАД із ЛМКО ротора при умовах стохастичного навантаження з використанням його амплітудно-частотної характеристики, що дозволяє на стадії проектування вибрати найбільш сприятливе сполучення параметрів двигуна з метою підвищення його перевантажувальної здатності, а тому й надійності;

існуючі методики розрахунку ВАД з ЛАКО ротора не забезпечують задовільну збіжність розрахунку й експерименту для випадку ВАД із ЛМКО ротора. Тому розроблено методику розрахунку ВАД із ЛМКО ротора, що використовується при проектуванні ВАД нового покоління. За цією методикою розраховані і спроектовані ВАД із ЛМКО ротора типу: ЕКВ3,5-180; ЕКВ4-150-2; ЕКВ5-250В; ЕКВ6-355. По технічній документації (ПИЖЦ 684261.400) на ВАТ ПЭМЗ освоєне виробництво цих двигунів, що відрізняються від аналогів більш високим технічним рівнем і відповідають вимогам міжнародних стандартів;

порівнянням розрахункових і експериментальних значень характеристик і параметрів ВАД з литою мідною обмоткою ротора для приводу гірничих машин показано, що їхня розбіжність не перевищує 4...5 %, що свідчить про задовільне співпадання розрахунку й експерименту.

ВАД із ЛМКО ротора цілком відповідають вимогам експлуатації, конструктивно мають більш високу надійність і підвищують продуктивність гірничих машин на 20...30%. У двигунах істотно (на 1,5...2 %) підвищено коефіцієнт корисної дії і підвищено коефіцієнт потужності, що дасть значну економію електроенергії в експлуатації. Розроблені двигуни відповідають другому класові економічної ефективності (EFF2) і можуть конкурувати з кращими закордонними зразками.

Економічний ефект від упровадження ВАД із ЛМКО ротора для приводу гірничих машин складає порядку 45...50 млн. грн./рік.

Публікації автора:

1. Чувашев В.А., Вареник Е.А., Папазов Ю.Н., Сытник В.В. Экономические аспекты создания взрывозащищенных электродвигателей нового поколения для привода горных машин // Старопромислові регіони Західної і Східної Європи в умовах інтеграції. Збірник наукових праць. -Донецьк: ДонНУ, 2003/-С.423-429.

2. Железняков А.В., Медведев Ю.Л., Мухамедшин Н.А., Папазов Ю.Н., Чувашев В.А. Новое поколение взрывозащищенных асинхронных электродвигателей на базе экологически чистых и ресурсо-энергосберегающих технологий // VII симпозиум "Электротехника 2010". Сборник докладов, Москва, 2003, том 4, С.211-220.

3. Чуванков В.Ю., Чувашев В.А., Папазов Ю.Н., Демченко В.Н. Условия эксплуатации, критерии оценки и технические требования, предъявляемые к современным взрывозащищенным электродвигателям для привода горных машин // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Збірник наукових праць. -Харків: НТУ "ХПІ" .-2002.-Вип.№14.-С.134-141.

4. Чуванков В.Ю., Чувашев В.А., Папазов Ю.Н. Направления совершенствования взрывозащищенных асинхронных двигателей для привода горных машин // Електротехніка і Електромеханіка, Харків, 2002.-№3.-С.70-72.

5. Чувашев В.А., Чуванков В.Ю., Папазов Ю.Н., Мухаметшин Н.А. Совершенствование проектирования взрывозащищенных асинхронных двигателей с литой медной клеткой ротора для привода горных машин // Електротехніка і Електромеханіка, Харків, 2002.-№2.-С.68-74.

6. Чуванков В.Ю., Чувашев В.А., Железняков А.В., Папазов Ю.Н., Демченко В.Н. Электромагнитный момент взрывозащищенного асинхронного электродвигателя с литой медной короткозамкнутой обмоткой ротора при стохастическом нагружении // Електротехніка і Електромеханіка, Харків, 2003.-№4.-С.87-91.

7. Папазов Ю.Н. Экспериментальные исследования взрывозащищенных асинхронных двигателей с литой медной короткозамкнутой обмоткой ротора для привода горных машин // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб.научн. тр. УкрНИИВЭ.- Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2004.-С.194-204.

8. Папазов Ю.Н., Чувашев В.А., Васьковский Ю.Н., Гайденко Ю.А. Анализ механических характеристик короткозамкнутых асинхронных электродвигателей методами теории электромагнитного поля. // Електротехніка і Електромеханіка, Харків, 2005.-№ 1.-С.55-58.

9. Ротор асинхронного електродвигуна. Декл. патент на винахід № 72104А. Чувашев В.А., Мухаметшин Н.А., Чуванков В.Ю., Папазов Ю.М., Москальов Е.П., Железняков А.В., Демченко В.М., Медведєв Ю.Л., Ульман А.М., Чувашев І.В., Лень А.Т. Опубл. 17.01.2005, Бюл. №1.

Особистий внесок здобувача в опублікованих у співавторстві роботах:

у [1] – обґрунтована необхідність переходу на нові форми пазів, що чергуються в активному об’ємі ротора ВАД нового покоління; у [2] - розрахунок залежності коефіцієнта стрижня ротора при різних питомих електропровідностях сплаву міді від ковзання ротора; у [3] - сформульовані критерії оцінки ВАД, виконані їхні розрахунки для двигуна типу 2ЕКВ3,5-90; у [4] – запропоновані способи поліпшення показників технічного рівня ВАД із ЛМКО ротора; у [5] – класифіковані напрямки удосконалення ВАД із ЛМКО ротора і розроблені методи розрахунку окремих параметрів і характеристик; у [6] – виконаний розрахунок амплітудно-частотних і фазо-частотних характеристик ВАД типу 2ЕКВ3,5-210 із ЛМКО ротора, запропонований спосіб врахування стохастичного навантаження при розрахунку електродинамічних характеристик; у [8] - теоретичний аналіз, постановка задачі, розробка математичної моделі, заснованої на розрахунку електромагнітного поля методом кінцевих елементів; у [9] - прийняв участь у підготовці формули патенту п.6: (Пускова обмотка виконана з меньшим числом провідників, ніж робоча).