Филиал Национального исследовательского университета «МЭИ» в г. Смоленске, Смоленск, Россия

С. П. Курилин, профессор, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: sergkurilin@gmail.com

Пермский государственный национальный технический университет, Пермь, Россия
Л. Н. Ясницкий, профессор, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: yasn1949@mail.ru

Рассмотрена модернизация электроприводов тихоходных технологических установок черной металлургии: вращающихся печей, конвертеров, обжиговых и агломерационных машин. Целью исследования является повышение КПД и надежности электроприводов установок путем частичной передачи функции редуцирования частоты вращения специальному электродвигателю, а также в ходе реализации модульного принципа построения электродвигателя. Прикладная задача исследования состоит в разработке энергоэффективного модульного электродвигателя для электропривода обжиговой машины ОК 306. Выполнены модельное проектирование и сравнение показателей альтернативных вариантов исполнения электродвигателя. Модульный электродвигатель состоит из нескольких тяговых линейных модулей, работающих на общий вторичный элемент. Приведено описание конструкции электродвигателя и конструктивных данных тягового линейного модуля. По результатам проектирования получены и приведены данные четырех вариантов исполнения тягового линейного модуля для безредукторного и редукторного электропривода с различными величинами вращающего момента и частоты вращения. Основной вариант исполнения обеспечивает КПД электропривода до 49 %, что в 1,7 раза превышает КПД существующего электропривода. Выполнены анализ и обсуждение технических данных основного исполнения электродвигателя. Установлено, что спроектированный электродвигатель имеет высокие технические и энергетические показатели, позволяющие ему конкурировать с серийным электродвигателем базового электропривода. Конкурентное преимущество разработанного электродвигателя заключается также в его надежности, заложенной модульным принципом построения в сочетании с высокой перегрузочной способностью. Сравнительная оценка показала, что внедрение разработанного электродвигателя в электропривод обжиговой машины дает значительный экономический эффект, оцениваемый в 3,22 млн руб.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-61-00096, https://rscf.ru/project/22-61-00096/

1. Компания УЗТМ-КАРТЭКС. Металлургическое оборудование. — URL: https://web.archive.org/web/20210419211432/https://uralmash-kartex.ru/aglomeraczionnoe-i-obzhigovoe-oborudovanie (дата обращения: 25.04.2025)
2. Merlin M. N. J., Ganguly C., Kowsalya M. Mathematical modelling of Linear Induction Motor with and without considering end effects using different references // 2016 IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES). 2016. P. 1-5. DOI: 10.1109/ICPEICES.2016.7853160
3. Sarapulov F. N., Frizen V. E., Shvydkiy E. L., Smolyanov I. A. Mathematical modeling of a linear-induction motor based on detailed equivalent circuits // Russian Electrical Engineering. 2018. Vol. 89, Iss. 4. P. 270–274.
4. Smolyanov I., Sarapulov F., Tarasov F. Calculation of linear induction motor features by detailed equivalent circuit method taking into account nonlinear electromagnetic and thermal properties // Computers and Mathematics with Applications. 2019. Vol. 78, Iss. 9. P. 3187–3199.
5. Smolyanov I., Shmakov E., Gasheva D. Research of linear induction motor as part of driver by detailed equivalent circuit // Proceedings International Russian Automation Conference RusAutoCon 2019. DOI: 10.1109/RUSAUTOCON.2019.8867757
6. Creppe R.C., Ulson J. A. C., Rodrigues J. F. Influence of design parameters on linear induction motor end effect // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2008. Vol. 23, Iss. 2. P. 358–362. DOI: 10.1109/TEC.2008.918594
7. Cho H., Liu Y., Kim K. A. Short-primary linear induction motor modeling with end effects for electric transportation systems // 2018 International Symposium on Computer, Consumer and Control (IS3C). 2018. P. 338-341. DOI: 10.1109/IS3C.2018.00092
8. Сарапулов Ф. Н., Смольянов И. А. Исследование тягового линейного асинхронного двигателя конвейерного поезда // Известия вузов. Электромеханика. 2019. Т. 62, № 1. С. 39–43.
9. Sarapulov F. N., Goman V., Trekin G. E. Temperature calculation for linear induction motor in transport application with multiphysics approach // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 966, Iss. 1. 012105
10. Курилин С. П. Математическая модель для компоновочного проектирования линейных асинхронных электродвигателей // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 11–20. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-3-11-20
11. Курилин С. П. Безредукторный модульный электропривод конвейерной обжиговой машины // Цветные металлы. 2023. № 5. С. 87–93.
12. Курилин С. П., Федотов В. В., Култыгин О. П. Компьютерная программа для моделирования показателей технического качества индукторов линейных асинхронных электродвигателей // Прикладная информатика. 2023. Т. 18. № 5. С. 106–119. DOI: 10.37791/2687-0649-2 023-18-5-106-119
13. Денисов В. Н., Курилин С. П., Рожков В. В., Федотов В. В. Модель для контроля качества магнитопроводов линейных электродвигателей на стадии изготовления // Прикладная информатика. 2024. Т. 19. № 6. С. 81–95. DOI: 10.37791/2687-0649-2024-19-6-81-95
14. Боковиков Б. А., Брагин В. В., Малкин В. М., Найдич М. И., Солодухин А. А. Математическая модель обжиговой конвейерной машины как инструмент для оптимизации тепловой схемы агрегата // Сталь. 2010. № 9. С. 33–37.
15. Варичев А. В., Угаров А. А., Эфендиев Н. Т., Кретов С. И. и др. Разработка и ввод в эксплуатацию современной обжиговой машины МОК-1-592 в ПАО «Михайловский ГОК» // Горная Промышленность. 2017. № 3. С. 16–20.
16. Угаров А. А., Эфендиев Н. Т., Кретов С. И., Шарковский Д. О. и др. Энергоэффективная обжиговая машина четвертого поколения МОК-1-592М // Сталь. 2020. № 3. С. 2–7.
17. Проминдекс. Окатыши железорудные. — URL: https://promindex.ru/chelyabinsk/catalog/105991-okatishi-zhelezorudniev.html (дата обращения: 25.04.2025).