Сегодня кафедра «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ выполняет широкопрофильные исследования по актуальным научным направлениям, важным для всего региона. Тесное взаимодействие с крупнейшими предприятиями Челябинска, позволяет получить практически значимые результаты, направленные на модернизацию промышленности нашей области.
Одним из примеров такого сотрудничества является работа Дмитрия Сычева, аспиранта кафедры «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ и Челябинского трубопрокатного завода. Дмитрий под руководством доктора технических наук, профессора Юрия Усынина занимается вопросами энергосбережения, а именно, модернизацией электроприводов трубопрокатных станов.
«На Челябинском трубопрокатном заводе прокатка бесшовных труб ведется на станах пилигримовой группы, которые характеризуются достаточно сложной кинематикой движения рабочего органа. В этих условиях задача повышения энергоэффективности затруднена и требует углубленного предварительного анализа, а также комплексного подхода в ее решении», - рассказывает Дмитрий Сычев.
Рост спроса на продукцию трубной промышленности, особенно в атомной и авиапромышленности, несомненно повлиял на выбор молодым аспирантом этой важной темы. Анализ результатов научно-исследовательской деятельности с помощью системы «SciVal», предоставляющей информацию из базы данных Scopus, также подтвердил научную актуальность исследования.
«Когда мы начинали заниматься этой проблемой, было принято решение оценить возможности существующего оборудования электроприводов трубопрокатных станов с позиции энергосбережения. Электроприводы с прокатными двигателями постоянного тока работают давно и показали себя с хорошей стороны. Однако, на сегодняшний день, учитывая возможности электротехнического оборудования, имеются резервы в плане экономии электроэнергии», - объясняет молодой аспирант.
После предварительной оценки необходимо было разработать математическую модель электроприводов прокатных станов. Сотрудникам ЮУрГУ, в том числе преподавателям и аспирантам кафедры «Автоматизированный электропривод», открыт доступ к значительным вычислительным ресурсам и современному программному обеспечению, благодаря чему имеется возможность разрабатывать математические модели, которые позволяют с необходимой достоверностью описывать электрические, магнитные и механические процессы.
«Мы провели синтез модели электропривода трубопрокатного стана. Она включала в себя электромеханический преобразователь, систему управления и механическую часть – клеть с прокатными валками и трубной заготовкой. Методами математического моделирования была проведена количественная оценка различных способов повышения энергоэффективности», – рассказывает Дмитрий.
Дмитрий Сычёв активно сотрудничает с Челябинским трубопрокатным заводом, который по возможности предоставляет необходимую исходную информацию. Станы пилигримовой группы встречаются как в нашей стране, так и в Европе, и в США. На таких станах основные типы электродвигателей – это двигатели постоянного тока и синхронные.
«Необходимо было провести сравнительный анализ различных типов электроприводов с позиции энергоэффективности, - поясняет Дмитрий. – На кафедре «Автоматизированный электропривод» значительное внимание уделяется исследованиям современных типов электроприводов, например, на базе синхронных реактивных машин. Реактивные двигатели сегодня набирают популярность во всем мире. Многие зарубежные и российские компании, такие как АВВ, Siemens, Русэлпром и другие, активно занимаются их разработкой. При этом электроприводы на базе синхронных реактивных двигателей позиционируются как энергоэффективные».
Одной из особенностей синхронного реактивного электродвигателя является отсутствие обмотки на роторе. Благодаря простоте конструкции ротора, повышенной надежности, энергоэффективности и относительно меньшей удельной стоимости электромеханического преобразователя электропривод на базе таких машин считается достаточно перспективным и конкурентоспособным решением.
«В данной работе мы провели оценку синхронных реактивных электроприводов применительно к станам пилигримовой группы с позиции энергосбережения. При комплексном решении задачи повышения энергоэффективности особое внимание уделялось выделению наиболее существенных источников потерь в электроприводах, оценке и сопоставлению величин составляющих таких потерь в разных двигателях, обоснованию основных путей и способов их снижения, сопоставлению структур управления, которые обеспечивают наибольшую экономию электроэнергии, - поясняет молодой ученый. – На основании проведенного исследования наиболее энергоэффективным решением для рассматриваемых механизмов является синхронный реактивный электропривод».
Работа Дмитрия Сычева «Экономия электроэнергии в электроприводах трубопрокатных агрегатов пилигримовой группы» стала одним из победителей конкурса «Поддержка молодой науки», который прошел в Южно-Уральском государственном университете в 2016 году в рамках Проекта 5-100. За последние 3 года у Дмитрия вышло несколько статей в научных журналах, в том числе входящих в базу данных Scopus, и он активно принимает участие в различных международных конференциях. В скором времени Дмитрий Сычев планирует защитить кандидатскую диссертацию и продолжить свои научные исследования по данной тематике.