Том 334 № 11 (2023)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2023/11/3645

Сравнительный анализ двигателя карьерного самосвала с магнитами в роторе и синхронного одноименнополюсного двигателя без магнитов в приводе

Актуальность исследования обусловлена возрастающей потребностью применения карьерных самосвалов с дизель-электрическим (гибридным) приводом для разработки полезных ископаемых. Улучшение рабочих и стоимостных характеристик электропривода карьерных самосвалов способствует уменьшению затрат при разработке полезных ископаемых. Цель: теоретическое сопоставление рабочих характеристик синхронных тяговых двигателей различного типа конструкции (традиционно применяемой конструкции с постоянными магнитами внутри ротора и альтернативной одноименнополюсной конструкции с обмоткой возбуждения на статоре без постоянных магнитов), полученных с использованием аналогичных процедур оптимизации, для привода карьерного самосвала; оптимизация конструкции двигателей с целью уменьшения потерь мощности и требуемой мощности инвертора, а также ограничения величины пульсаций момента и снижения риска размагничивания постоянных магнитов. Объекты: конструкция двенадцатиполюсных девятифазных синхронных двигателей переменного тока мощностью 370 кВт различных типов: одноименнополюсного двигателя без постоянных магнитов с обмоткой возбуждения на статоре и двигателя традиционной конструкции с магнитами внутри ротора. Методы: безградиентный метод оптимизации, математическое моделирование, двухмерный метод конечных элементов, метод схем замещения. Результаты. На основе проведенного анализа выявлены достоинства и недостатки рассматриваемых двигателей. Преимуществом двигателя с постоянными магнитами внутри ротора является снижение длины активной части на 30 %. Преимуществом одноименнополюсного двигателя с обмоткой возбуждения на статоре является в 4,6 раза меньшая стоимость активных материалов. Также одноименнополюсный двигатель имеет более надежную конструкцию без риска перегрева, размагничивания или ухудшения свойств постоянных магнитов с течением времени.

Ключевые слова:

Карьерный самосвал, метод Нелдера–Мида, одноименнополюсный синхронный двигатель, оптимальное проектирование, синхронный двигатель с постоянными магнитами, тяговый двигатель, тяговый привод

Авторы:

Владимир Алексеевич Прахт

Владимир Александрович Дмитриевский

Вадим Маратович Казакбаев

Алексей Сергеевич Анучин

Скачать pdf