Презентация PPT

1.

Сучасні тенденції в проєктуванні та
матеріалах електричних машин + роль
високоефективних електродвигунів у
зменшенні споживання електроенергії
Глущенко Д. ОАДФК НУ ОП 242АВ

2.

Електричні машини — це серце
сучасної енергетики та
промисловості. Сьогодні їхній
розвиток визначається
потребою у підвищенні
ефективності, надійності та
екологічності. Інженери
постійно вдосконалюють
конструкції та застосовують
нові матеріали, що дозволяє
створювати двигуни та
генератори нового покоління.

3.

Нові магнітні матеріали
Сучасні електричні машини все
частіше використовують:
Неодимові магніти (NdFeB) —
забезпечують сильне магнітне поле,
що дає змогу зменшувати розміри
двигунів і збільшувати їхню потужність.
Ферити нового покоління — дешевші та
стійкі до корозії.
Аморфні та нанокристалічні сплави —
зменшують втрати на
перемагнічування в генераторах.
Це знижує нагрів, збільшує ККД і
робить двигуни компактнішими.

4.

Неодимові магніти NdFeB (неодим-залізо-бор)
Це найпотужніші постійні магніти, які застосовуються у
високоефективних двигунах, генераторах, електротранспорті та
вітрогенераторах.
Переваги:
•надвисока залишкова індукція (до 1,4 Тл);
•компактність двигунів;
•високий ККД при малих розмірах.
Нові модифікації:
•NdFeB з додаванням диспрозію (Dy) для термостійкості;
•магніти високотемпературного класу N40–N55H.
● Самарій-кобальтові магніти SmCo
Це магніти нового покоління для роботи у високих температурах.
Переваги:
•температурна стійкість до +300–350°C;
•стійкість до корозії;
•стабільні магнітні властивості.

5.

● Нові ферити
Сучасні феритові матеріали мають знижену
провідність і працюють у високочастотних двигунах і
ПЧ.
Приклади нових марок:
•MnZn-перевірені ферити з низькими втратами (PC40,
PC95),
•NiZn-високочастотні ферити (N87, N97).
Переваги:
•дешевші за NdFeB;
•нечутливі до корозії;
•високий питомий опір (мінімальні вихрові струми).
● Супермагніти на основі лантаноїдів нового покоління
Перспективні матеріали:
•PrFeB (празеодим-залізо-бор) — краща термостійкість
за базові NdFeB;
•Ce-substituted magnets — дешевші магніти з
додаванням церію без великої втрати потужності.
Ці матеріали зараз активно розробляються для
зменшення залежності від дефіцитних рідкоземельних
металів.

6.

3D-моделювання та цифрові двійники
Завдяки комп’ютерним технологіям
конструктори можуть:
прогнозувати поведінку двигуна ще до
виготовлення;
оптимізувати форму ротора, статора й обмоток;
зменшувати вібрації та шум.
Цифровий двійник дає змогу аналізувати роботу
машини в реальних умовах та підлаштовувати її
під конкретні задачі.

7.

Покращені електротехнічні сталі
Нові види сталей зі
зниженими втратами на
вихрові струми дозволяють:
зменшувати втрати енергії;
збільшувати термін служби
двигунів;
підвищувати ККД
генераторів.
Особливо актуально це для
двигунів частотного
регулювання.

8.

Високотемпературні надпровідники
У перспективних генераторах та
тягових двигунах застосовують
надпровідні матеріали:
вони здатні передавати струм без
електричного опору;
дозволяють створювати машини
надвисокої потужності при
мінімальних втратах.

9.

1) YBCO (ітрій–барій–мідь–оксид) — YBa₂Cu₃O₇
Це найперспективніший сучасний ВТН.
Переваги:
•критична температура близько 92 K;
•дуже висока критична густина струму — придатний для потужних
двигунів;
•можливість виготовлення у вигляді стрічкових провідників (coated
conductors);
•стабільність у магнітних полях.
Де застосовують:
•компактні генератори великих потужностей;
•тягові двигуни для електротранспорту;
•магнітні підшипники;
•надпотужні магнітні системи.
2) BSCCO (вісмут-стронцій-кальцій-мідь-оксид) —
Bi-2212, Bi-2223
Перші комерційні ВТН-провідники:
Переваги:
•критична температура: 85–110 K (залежно від марки);
•вже серійно виробляються;
•добре підходять для кабелів і котушок високої потужності.
Застосування:
•надпровідні кабелі;
•магнітні системи та котушки;
•експериментальні електродвигуни високої щільності потужності.

10.

Електронні системи керування
Сучасні двигуни часто не
працюють самостійно —
ними керує інвертор або
контролер:
точний контроль обертів;
плавний пуск;
енергоощадні режими
роботи.

11.

Роль високоефективних електродвигунів у зменшенні
споживання електроенергії
Електродвигуни — головні
«споживачі» електроенергії у
світі. У промисловості вони
забирають понад 60% всієї
електрики. Тому підвищення
їх ефективності — один з
найважливіших шляхів
економії енергії.

12.

Високий ККД — менші втрати
Двигуни класів IE3–IE5 (IE3 —
енергоефективний стандарт, хороший
баланс ціни і продуктивності.
IE5 — ультраефективні двигуни нового
покоління з мінімальними втратами та
максимальною економією
електроенергії.) мають:
менше теплових втрат у сталі та
обмотках;
покращений магнітний потік;
ефективніші підшипники та
охолодження.
Це знижує споживання енергії на 10–
30%.

13.

Економія у промисловості
На великих підприємствах
електродвигуни працюють 24/7. Перехід
на високоефективні моделі дає:
зменшення рахунків за електроенергію;
зниження навантаження на
електромережу;
меншу кількість викидів CO₂.
Для компаній це — мільйонні економії на
рік.

14.

Електромобілі та транспорт
Високоефективні двигуни
продовжують пробіг на
одному заряді. Сучасні
електромотори:
компактні,
легкі,

15.

Висновок
Сучасні електричні машини швидко
розвиваються завдяки новим
матеріалам, цифровим технологіям та
інтелектуальним системам керування.
А високоефективні електродвигуни є
ключем до значного зменшення
споживання електроенергії, економії
коштів та покращення екологічної
ситуації.