Высокоскоростной безмасляный электронагнетатель на лепестковых газодинамических подшипниках

При проведении научно-исследовательской работы и ОКР был спроектирован и изготовлен высокоскоростной безмасляный электронагнетатель на лепестковых газодинамических подшипниках (ЛГП, foil bearings), далее по тексту – нагнетатель.

В качестве электропривода нагнетателя был взят асинхронный привод из серийного станочного электрошпинделя АС72/06, в котором ротор с КЗ-витком (с Беличьей Клеткой) был заменен на новый ротор с постоянными магнитами (ПМ). Причем, датчики положения ротора, применяемые в вентильном приводе, в данной конструкции отсутствуют. Таким образом, привод из асинхронного превратился в синхронный.

Газостатические подшипники с принудительным наддувом из «родного» электрошпинделя были заменены на ЛГП нашего производства.

Нагнетатель имеет номинальную частоту вращения ротора 72.000 об/мин (при испытаниях частота вращения регулировалась в пределах от 60.000 до 80.000 об/мин), потребляемая мощность 460 Вт. Если закрыть выходной штуцер нагнетателя, то потребляемая мощность снижается до 130 Вт. Напор вентиляторной ступени составляет 11 кПа, расход – 0,7 нм3/мин.

При номинальной частоте вращения температура обмоток статора постепенно увеличиваться, но через 20-25 минут стабилизируется на уровне 70-75 градусов.

На видеоролике показан фрагмент испытаний нагнетателя. Для наглядности воздушного потока был использован флажок. Синхронный электропривод нагнетателя удалось запустить от стандартного частотного преобразователя для асинхронного привода «COMMANDER SK 1,2kW» фирмы EMERSON Industrial Automation. Частота преобразователя была установлена на 1200 Гц, что соответствует расчетной частоте вращения. Время разгона до номинальной частоты вращения ротора составляет около 2,5 секунд. Испытания нагнетателя продолжаются.

Нагнетатель первоначально планировалось использовать для исследования алгоритма синхронного запуска.

С использованием известных и уже освоенных технологий возможна разработка и производство аналогичных изделий на ЛГП мощностью до 150 кВт: высоконапорных безмасляных вентиляторов, безмасляных электронагнетателей и турбокомпрессоров для аэрации или для транспортировки сыпучих грузов (цемента, муки и т.п.) мощностью до 150 кВт, а также для высокооборотных турбогенераторов.

Ключевые слова :  высоконапорный безмасляный вентилятор, синхронный электропривод, высокооборотный электропривод на газовых подшипниках, лепестковые газодинамические подшипники, foil bearings, частотный преобразователь для асинхронного привода, режим синхронного пуска.