Введение к работе
Актуальность проблемы
Бытовая техника является сферой, широко использующей электропривод (ЭП). Многие бытовые приборы работают круглосуточно, в современных городах бытовая техника потребляет десятки мегаватт часов электроэнергии. В настоящее время в России действует Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», направленный, в том числе, на энергосбережение и повышение эффективности использования электроэнергии, потребляемой в быту. Экономичность ЭП
гтяипммтгя ^Кріггппгчл* ^ППЄТТЄЛЯЮТ,ЧІМ КОНКл;пЄНТОСПОСОбнОСТЬ бьіТОВОГО Ппибо"а 3
условиях современного рынка. Многие зарубежные фирмы, такие как Samsung Electronics, LG Electronics, Siemens AG ведут разработки экономичных ЭП для использования в бытовой технике.
Помимо экономичности, к современным бытовым ЭП предъявляются требования по обеспечению простоты их конструкции, высокой надёжности в течение срока эксплуатации, низкого уровня шума, надёжной работы при питании от однофазной сети. Синхронный гистерезисный двигатель (СГД) при работе в режиме перевозбуждения потенциально способен отвечать всем перечисленным требованиям. Поэтому исследование возможностей создания ЭП для бытовой техники на основе СГД и поиск технического облика такого ЭП является актуальной проблемой.
Цель работы состоит в оценке возможности применения СГД в ЭП при однофазном питании.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи;
1. Проведено сравнение различных видов самозапускающихся электродвигателей (ЭД) и определение потенциальных возможностей СГД в их ряду.
Разработано математическое описание процессов в СГД, определена применимость этого описания для моделирования процессов в СГД, работающем в несимметричных режимах.
Исследованы возможности создания экономичного конденсаторного ЭП на основе СГД при различных схемах исполнения конденсаторного гистерезисного ЭП.
Создан и исследован макетный образец экономичного конденсаторного ЭП на основе СГД.
5. Разработаны перспективные схемы конденсаторного гистерезисного ЭП.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач
использовались:
теория электромагнитных процессов в синхронных и асинхронных режимах работы СГД и регулирования намагниченности материала его ротора;
математическая модель магнитного состояния ротора СГД;
теория конденсаторных ЭД;
методы численного моделирования, применённые в пакетах MathCad и Matlab;
методы исследования устойчивости работы СГД при переключении питающего напряжения.
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждена результатами экспериментальных исследований созданных макетных образцов однофазного гистерезисного ЭП. Получен акт, подтверждающий высокую эффективность созданных образцов ЭП, от компании Samsung Electronics, по заданию которой выполнялись исследования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложена совокупность способов достижения режима перевозбуждения конденсаторного СГД, обеспечивающих повышение энергетической эффективности его работы;
экспериментально обнаружен и исследован эффект самоподмагничивания СГД при несимметричном питании, который не проявляется в других типах
двигателей работающих в аналогичных режимах;
предложены новые схемы однофазного гистерезисного ЭП, обеспечивающие повышение его энергетических показателей;
обоснована возможность создания конкурентоспособного конденсаторного гистерезисного ЭП для бытовой техники.
Основные практические результаты работы:
создан макетный образец СГД, позволяющий исследовать различные схемы исполнения гистерезисного ЭП;
подтверждены высокие энергетические характеристики гистерезисного ЭП, превосходящие характеристики широко применяемых конденсаторных асинхронных электроприводов;
- обоснована возможность применения конденсаторных СГД в бытовой
технике.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на заседаниях кафедры ЭКАО МЭИ, на конференциях (международные конференции студентов и аспирантов, доклады по программе «У.М.Н.И.К.»), технических совещаниях с Заказчиком работ (Samsung Electronics).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, получено 4 патента на полезные модели и изобретения.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, списка использованной литературы из 81 наименования. Работа изложена на 167 страницах, содержит 73 рисунка и 41 таблицу.
