«Магнитная муфта для энергоустановок малой мощности»

Технология магнитной редукции в целях применения в устройствах

малой генерации

ООО «НПП Электромеханические технологии»

Ачитаев Андрей Александрович

Мэ т

• Введение;

• Магнитная муфта;

• Магнитный редуктор;

• Магнитный вариатор;

• Основные выводы.

Состав выступления 2

Проект реализуется при финансовой поддержке гранта РФФИ No. 16-38-00147 «мол_а» и Фонда Содействия развитию малых форм

предприятий в научно-технической сфере

• Снижение ресурса работы энергетических установок по причине перегрузок редуктора;

• Обеспечение герметичности и взрывозащищенности;

• Затраты на обслуживание.

Введение 3

Магнитная муфта 4

Эскизный вариант магнитной муфты

Стоимость постоянных магнитов на основе NdFeB

– 50 $/кг;

Стоимость постоянных магнитов на основе SmCo

– 140 $/кг1.

1Источник: http://www.bec.spb.ru/magnets_samarium.php

Мощность

- 100 кВт;

Масса

– до 130 кг;

Использование постоянных магнитов

– до 20 кг;

Перегрузочная способность

– 1;

Давление рабочей камеры

– 30 Атм;

5

S

N

150 мм

Предел прочности стали до

250 МПа

7 мм

Критерий Мизеса

Mi (108Н/м

2)

4.680

4.222

3.764

3.306

2.848

2.390

1.932

1.474

1.016

0.558

0.100

Ø 5

00 м

м

25 мм

Угловая характеристика магнитной муфты 6

Возможности:

• Минимальные габариты;

• Возможность обеспечения

герметичности и изоляции;

• Минимальный шум и вибрации;

• Исключено влияние перегрузок.

Магнитный редукторВнешний статор

Тихоходное звено

Быстроходное звено

7

Особенности технологии:• Увеличение срока службы;

• Улучшение массогабаритных показателей;

• Увеличение надежности;

• Сокращение расходов на обслуживание.

Особенности редуктора

РЕДУКТОР НЕ ИМЕЕТ ШЕСТЕРНЕЙ

МЕХАНИЧЕСКИЙ РЕДУКТОРМАГНИТНЫЙ РЕДУКТОР

8

Исследование характеристик магнитного редуктора

https://www.dropbox.com/s/fn84hkc6qz5pbdb/IMG_4572.MOV?dl=0

9

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

3,68 7,36 9,81 12,85 14,72 17,66 20,60 25,02С

кор

ост

ь, о

б/м

ин

Момент, Нм

Тихоходный ротора Быстроходный ротор

Производитель EISELE Stronger Zürrer Rossi Motoriduttori ООО «НПП ЭМТ»

Тип Планетарная Червячная Двухступенчатая

прямозубчатая

цилиндрическая

Одноступенчатая

прямозубчатая

цилиндрическая

Магнитная

трансмиссия

Передаточное

отношение

5,35 5,25 5,65 5,23 5,5

Момент [Нм] 20 26 31 26,2 27

Эффективность 85 90 90 96 98

Объем [см3] 581 1786 7620 4241 294

Вес 4 4,5 8 21 2

Время работы 3-5 лет > 10 лет

Удалов, С. Н., Приступ, А. Г., Ачитаев, А. А., Udalov, S. N., Pristup, A. G., & Achitaev, A. A. (2015). Исследование магнитной

трансмиссии с переменным передаточным отношением в ветроэнергетической установке в целях повышения запаса динамической

устойчивости. Известия Томского политехнического университета, 326(10), 123-134.

Сравнительная таблица 10

Приведенные затраты на срок эксплуатации 11

Li, Xianglin, et al. "Comparison of magnetic-geared permanent-magnet machines."Progress In Electromagnetics Research 133 (2013):

177-198.

Псевдо-прямой привод 12

Псевдо-прямой привод 13

Сокращение массогабаритных показателей в 2 раза.

Принцип работы редуктора основан на эффекте

магнитной редукции скорости

Повышение КПД до 98% благодаря шихтовке и

отсутствию трения;

Модульность (возможность интеграции к

существующим технологиям);

Отсутствие необходимости заполнения масла;

Сокращение массогабаритных показателей;

Сокращение издержек на производство.

РЕДУКТОР ЭМТ01

ВАРИАТОР ЭМВ02

Особенности технологии 14

Источники электрической энергии малой мощности характеризуются малой инерцией ротора

электрических генераторов и, как следствие, малым запасом динамической устойчивости при

переходных процессах;

В качестве генераторов, применяемых в автономных энергетических установках принято

использовать синхронные машины с постоянными магнитами;

Недостатком является отсутствие технических средств воздействия на выходное напряжение

электрического генератора в целях поддержания скорости вращения при переходных

процессах в локальной энергетической системе (отсутствие АРВ);

Наличие преобразователя частоты имеет существенный недостаток:

при коротком замыкании на присоединении нагрузки снижается напряжение ниже

номинального в цепях управления вставки постоянного тока, что приводит к блокировке

транзисторов IGBT и выводит генератор на режим невозможной отдачи активной мощности в

сеть, вызывая его механическую перегрузку

Особенности генерирующих установок небольшой

мощности

15

Особенности генерирующих установок малой мощности 16

Структура сопряжения магнитного вариатора 17

При увеличении нагрузки в локальной автономной

энергетической системе 40 %

Результаты моделирования

При увеличении нагрузки в локальной автономной

энергетической системе 15 %

18

Основные выводы1. Разработка методики проектирования магнитного редуктора;

2. Разработан алгоритм поддержания скорости вращения для установки с

магнитным вариатором при различных изменениях нагрузки в энергосистеме;

19

Мэ тРедуктор М-2

Спасибо за внимание

ООО «НПП Электромеханические технологии»

Мэ т

+7 (923) 257 51-10,

achitaevaa@gmail.com

Ачитаев Андрей Александрович