ВВЕДЕНИЕ 5
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ДЛЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 10
1.1 Высокоскоростной асинхронный двигатель 2570 кВт 10
1.2 Замена существующего двигателя постоянного тока
асинхронным двигателем 2570 кВт 12
1.3 Замена существующего двигателя постоянного тока
синхронным двигателем 2570 кВт 13
1.4 Встраивание нового двигателя в маховик 14
1.4.1 Радиальный асинхронный двигатель 2570 кВт 15
1.4.2 Торцевой асинхронный двигатель 2570 кВт 16
1.5 Исключение маховика и замена его двигателем большого
диаметра с эквивалентной инерционной массой 18
1.5.1 Асинхронный двигатель 1375 кВт 18
1.5.2 Синхронный двигатель с когтеобразными полюсами с
постоянными магнитами 1375 кВт 19
2 ОСОБЕННОСТИ СИНХРОННЫХ МАШИН С КОГТЕОБРАЗНЫМИ ПОЛЮСАМИ 21
2.1 Наличие полного потока машины 21
2.2 Наличие аксиально расположенных путей потока 22
2.3 Пространственный характер магнитного поля 24
2.4 Сложность картины магнитного поля 25
2.5 Специфика потоков рассеяния 27
2.6 Своеобразие силовых линий, изображающих магнитное поле
когтеобразных полюсов 30
3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ
МОДЕЛИРОВАНИЯ В САПР 33
3.1 Выбор главных размеров 33
3.2 Обмотка и зубцовая зона статора 36
3.3 Пазы, ярмо и обмотка статора 38
3.3.1 Размеры пазов статора 38
3.3.2 Обмотка статора 44
3.4 Результаты расчета параметров двигателя для
моделирования в САПР 45
4 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ДИПЛОПЛОМНОГО ПРОЕКТА 47
4.1 Моделирование двигателя в программной среде Ansys
Electronics Desktop 47
5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Трубопрокатное производство является важной отраслью промышленности России. Невозможно обеспечить удовлетворение потребностей человека без труб, поэтому совершенствование технологии трубопрокатного производства является весьма актуальной задачей для Российской Федерации. Трубы используются как для транспортировки веществ в промышленных масштабах, так и для бытового жизнеобеспечения. Наиболее широкое распространение получили стальные трубы. Стальные трубы можно подразделить на бесшовные и сварные.
Бесшовные трубы используются в нефтяной и газовой промышленности, являющейся ключевой отраслью экономики страны; для трубопроводов, для строительства, для машиностроения, для сосудов и баллонов.
Одной из технологий изготовления бесшовных труб является пилигримовый способ. На трубопрокатных агрегатах (ТПА) изготовляют трубы обсадные, бурильные, нефтепроводные и трубы общего назначения диаметром до 720 мм.
Пилигримовые станы (пильгерстаны) - двухвалковые трубопрокатные станы для периодической прокатки труб в валках с переменным калибром. Конструкция пилигримового стана представляет собой двухвалковую клеть с калибром переменного сечения и подающий механизм. Валки вращаются в противоположном движению заготовки направлении. Металл обжимается в калибре переменного сечения только за полуоборот валков. Пилигримовый способ относится к наиболее экономичным и универсальным способам производства бесшовных труб, так как переход на другой размер труб на пильгерстане занимает значительно меньше времени чем, например, на непрерывном многоклетьевом стане [1] .
Преимущества пилигримового способа прокатки труб также заключаются в возможности получения труб из слитков, производства особотолстостенных и профильных труб специального назначения: квадратных, шестигранных,
конических, ступенчатых, плавниковых и т.д.; производства труб значительной длины; высокой степени механизации и автоматизации процессов, низкой их себестоимости.
Поэтому, несмотря на востребованность новых технологий проката, производство труб на пилигримовых агрегатах продолжает оставаться одним из самых перспективных в мире для получения горячекатаных труб широкого сортамента по размерам и маркам сталей. В настоящее время эта технология уникальна.
В мире работает около 50 агрегатов с пилигримовым станом. В России эксплуатируется четыре агрегата, один из них находится на Челябинском трубопрокатном заводе, являющемся крупным изготовителем бесшовных труб.
Технология изготовления бесшовных труб, как и любая другая технология, требует применения надежного высококачественного технологического оборудования.
Целью данного дипломного проекта является разработка электрического двигателя для модернизации электрического привода пилигримового стана (пильгерстана), установленного на Челябинском трубопрокатном заводе (ЧТПЗ), крупном изготовителе бесшовных труб.
В результате выполнения дипломного проекта были рассмотрены варианты для модернизации электрического привода для технологии проката бесшовных труб пилигримовым способом. В качестве основного (базового) варианта электрической машины для привода пильгерстана предлагается вариант с исключением существующего маховика и заменой его синхронным двигателем большого диаметра с когтеобразными полюсами и постоянными магнитами с эквивалентной инерционной массой. Двигатель имеет номинальную мощность 1375 кВт и частоту вращения 35 об/мин. Питается электродвигатель от серийного управляемого частотного преобразователя. Габаритные размеры позволяют поставить аналогичный комплект на второй независимый привод пильгерстана.
Произведен расчет основных размеров двигателя, расчет обмоток для дальнейшего моделирования двигателя в системе автоматизированного проектирования Ansys Electronics Desktop.
