Отечественный опыт разработки, внедрения и эксплуатации,  перспективы и области применения вентильных индукторных реактив-ных электродвигателей большой мощности

Gennady K. Ptakh

doi:10.17213/0136-3360-2024-1-6-20

Authors

Gennady K. Ptakh Ltd «NPP «MIR»

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-6-20

Keywords:

switched reluctance electric motor, high power, development, implementation, operation, shipbuilding, mining, future prospects and areas of application

Abstract

Acquaintance of specialists and interested parties with the experience of development, implementation and operation, as well as with the current state in the field of high-power controlled switched reluctance electric drives. Based on an analysis of the design features of SRMs, it is shown that they have more opportunities for splitting power in order to reduce phase currents and the current load on semiconductor switches compared to classical asynchronous and synchronous electrical machines. The results of the operation of high-power SRMs (more than 15000 kW) developed under the guidance of the author to drive the propeller of the sea rescue tug "Viktor Konetsky", 15 km of the KLM-4500 main belt conveyor, and the main mechanisms of the ESh 20.90 walking excavator are presented. The results of the development by NPP MIR LLC of a prototype of the world's largest inductor propeller electric motor IGED-1000-107 with a power of 15 MW and a rotation speed range at a constant nominal power of 107...142 min-1, intended for direct drive of the propeller of nuclear icebreakers, are described. A number of results of factory tests at Elektrotyazhmash-Privod LLC and bench tests at the FSUE Krylov State Scientific Center are presented. Based on the results of factory tests, IGED-15000-107 was certified by the Russian Maritime Register of Shipping. Approximately ten years of experience in operating high-power SRMs for various purposes has shown their high energy efficiency, especially in intermittent and short-term modes typical for transport equipment and excavators, reliability and fault tolerance, and good control dynamics. The prospects and preferred areas of application of high-power SRMs are outlined.

Author Biography

Gennady K. Ptakh, Ltd «NPP «MIR»

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Director-Chief Designer, NPP MIR LLC

References

https://www.komatsu.com/products/wheel-loaders/surface-mining-wheel-loaders/we2350/ #specifications (дата обращения 14.11.2023 г.).

Бахвалов Ю.А., Птах Г.К. Современное состояние и перспективы развития новочеркасской научно-педагогической школы электротехников // Изв. вузов. Электромеханика.2010. №5. С. 3 – 18.

Коломейцев Л.Ф., Пахомин С.А. Развитие теории и создание новых конструкций индукторных машин // Изв. вузов. Электромеханика. 2005. №2. С.6–9.

Вентильно-индукторный электропривод – перспективное направление развития современного регулируемого электро-привода / В.Ф. Козаченко, А.М. Русаков, А.В. Сорокин, Ю.И. Кочанов, А.А. Ионов, Д.В. Тарасов//Новости теплоснабжения. 2011. №11(135). http://www.energosovet.ru/stat846.html (дата обращения 14.11.2023 г.).

Опыт разработки и перспективы применения вентильно-индукторных электроприводов на военно-морском флоте России / Г.К. Птах, А.П. Темирёв, Д.А. Звездунов, А.А. Цветков // Изв. вузов. Электромеханика. 2014. № 6. С. 32 – 37. DOI:10.17213/0136-3360-2019-1-66-77.

Птах Г.К. Вентильно-индукторный реактивный электропривод средней и большой мощности: зарубежный и отече-ственный опыт// Электротехника: сетевой электронный научный журнал. 2015. Т. 2, № 3. С. 23 – 33.

Птах Г.К. Опыт создания и внедрения вентильно-индукторных реактивных электроприводов средней и большой мощ-ности в горной промышленности// Изв. вузов. Электромеханика. 2019. Т. 62, № 1. С. 66-77. DOI:10.17213/0136-3360-2019-1-66-77.

https://pikabu.ru/story/kak_prokhodila_unikalnaya_operatsiya_po_zamene_grebnogo_yelektrodvigatelya_na_atomnom_ ledokole_ arktika_8495435 (дата обращения 14.11.2023 г.).

Патент на изобретение № 2793960 РФ. Индукторный гребной электродвигатель/ Г.К.Птах, А.А. Цветков, Д.А. Звезду-нов; опубл. 11.04.2023. Бюл. №11.

Гребной вентильный индукторный реактивный двигатель для морского буксира мощностью 2 МВт. Результаты пред-варительных испытаний/Г.К. Птах, В.А. Карабак, Д.А. Протасов, Д.В. Рожков, А.Е. Яковенко // Изв. вузов. Электромеханика. 2010. № 5. С. 35 – 38.

Разработка вентильно-индукторного двигателя мощностью 1250 кВт для электропривода магистрального ленточного конвейера и его внедрение на КЛМ-4500 /Г.К. Птах, Д.А. Звездунов, Р.Р. Мустафаев, В.С. Шаповалов // Изв. вузов. Электро-механика. 2017. Т. 60, № 4. С. 13 – 18. DOI:10.17213/0136-3360-2017-4-13-18.

Модернизация групповых электроприводов 15 км магистрального ленточного конвейера КЛМ-4500 на базе вентиль-но-индукторных двигателей / Г.К. Птах, С.А. Коновалов, Р.Р. Мустафаев, Д.В. Рожков, А.Е. Яковенко // Изв. вузов. Электро-механика. 2017. Т. 60, № 5. С. 47 – 56. DOI: 10.17213/0136-3360-2017-5-47-56.

https://www.youtube.com/watch?v=z-jPbFOuTUw (дата обращения 14.11.2023 г.).

G.K. Ptakh, D.A. Zvezdunov, R.R. Mustafaev, and A.E. Yakovenko, Static torque of high power switched reluctance motor: Calculation and experiment, Proc. IEEE Transportation Electrification Conf. and Expo, ITEC Asia-Pacific, Beijing, China. 2014. DOI: 10.1109/ITEC-AP. 2014.6941143.

G.K. Ptakh, A.E. Yakovenko, D.A. Zvezdunov. Switched Reluctance Drive of Draglines ESH 20.90 Main Machinery: 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Moscow, Russia. DOI: 10.1109/ICIEAM.2018.8728869.

Птах Г.К. Сравнительная оценка электрических двигателей переменного тока асинхронного и синхронного типов с целью применения их в гребных электроустановках ледоколов большой мощности// Изв. вузов. Электромеханика. 2019. Т. 62. № 5. С. 24-30. DOI:10.17213/0136-3360-2019-5-24-30.

Птах Г.К. Обзор гребных электроустановок и обоснование выбора десятифазного индукторного электродвигателя мощностью 15 МВт для системы электродвижения атомных ледоколов // Изв. вузов. Электромеханика. 2020. Т. 63. №1. С. 5-18. DOI:10.17213/0136-3360-2020-1-5-18.

G.K. Ptakh, S.I. Osypa, M.A. Nikolaev, R.R. Mustafaev, Zvezdunov, A.A. Tsvetkov, V.S. Shapovalov. Results of Computer Simulation of Operation Modes of a Prototyp Specimen of Switched Reluctance Propulsion Electric Motor for High Power Ice Class Vessels: XII International Conference NAVY AND SHIPBULDING NOWADAYS (NSN’2023). St. Petersburg, Russia.2023.

https://www.korabel.ru/news/comments/zadacha_byla_ne_zarabotat_a_vosstanovit_tehnologii.html (дата обращения 14.11.2023 г.).

Перспективы применения вентильных индукторных электроприводов на горно-обогатительных комбинатах акционер-ной компании «Алроса» / А.П. Темирёв, Г.К. Птах, А.В. Анисимов, В.М. Павлюков, И.А. Квятковский, А.А. Цветков, А.В. Рыбников, А.А. Голиков, В.Г. Бикташев, А.И. Крашенинников // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 2. С. 42 – 50.

Опыт создания вентильных индукторных машин и вентильных машин с постоянными магнитами и их применение в электротрансмиссиях / С.А. Пахомин, Ф.А. Реднов, Д.В. Крайнов, В.Л. Коломейцев, Л.С. Пахомин. А.И. Прокопец // Изв. вузов. Электромеханика. 2017. Т. 60, № 3. С. 5-11. DOI: 10.17213/0136-3360-2017-3-5-11.

Опыт разработки и внедрения тягового вентильно-индукторного реактивного двигателя для мотор-колёс карьерного самосвала серии БелАЗ-7513 / Г.К. Птах, Н.Ф. Евсин, А.Е. Яковенко, Д.А. Звездунов, Р.Р. Мустафаев, В.С. Шаповалов // Тру-ды X Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу АЭП-2018, Новочеркасск, 3 – 6 октября 2018 г. Новочер-касск: Изд-во «Лик», 2018. С. 202 – 208.

Применение реактивных машин на транспорте / Л.Ф. Коломейцев, В.И. Бибиков, С.А. Пахомин, Г.В. Коломейцев // Изв. вузов. Электромеханика. 2008. № 1. С. 67 – 70.

https://www.constructionequipment.com/earthmoving/wheel-loaders/product/ 10753738/cat-988k-xe-wheel-loader / (дата об-ращения 14.11.2023 г.).

https://www.deere.com/en/loaders/wheel-loaders/large-wheel-loaders/944k-wheel-loader / (дата обращения 14.11.2023 г.).

https://www.hawthornecat.com/item/d6-xe/ (дата обращения 14.11.2023 г.).

https://www.equipmentjournal.com/construction-equipment/cat-previews-its-new-d11-xe-dozer-at-minexpo / (дата обращения 14.11.2023 г.).

Патент на изобретение № 2795851 РФ. Способ управления индукторным реактивным двигателем с максимальной энергоэффективностью / Г.К. Птах, Д.А. Звездунов; опубл. 12.05.2023. Бюл. №14.