Турбокомпрессор
мощностью 15 кВт

Турбокомпрессор мощностью 15 кВт

Основой всех разработанных нами турбоагрегатов является безмасляный высокооборотный синхронный электродвигатель на лепестковых газодинамических подшипниках с постоянным магнитом в роторе. К настоящему моменту освоено производство электродвигателя с мощностью 15 кВт при номинальной частоте вращения вала 1335 Гц (80 000 об/мин), разработана конструкторская документация на электродвигатель мощностью 55 кВт при 40 000 об/мин. Вал двигателя касается опор только при разгоне до 20…30 тыс.  об/мин, затем «взлетает» и работает без трения об опоры.

Рабочее колесо компрессора насаживается на вал двигателя, а проточная часть компрессора приваливается к его корпусу, образуя полугерметичный агрегат. К достоинствам этого агрегата можно отнести отсутствие подвижных уплотнений и маслосистемы, к его недостаткам – невозможность работы с газами, агрессивными к меди (аммиак, СО₂ и т. п.). 

На рисунке показан разрез компрессора с основными размерами.

Оборотной стороной малых габаритов и массы электродвигателя явились проблемы с отводом тепла от обмотки двигателя и опор. Стандартный асинхронный двухполюсный электродвигатель имеет массу в 5 раз, а линейные размеры в 2 раза больше, чем у нашего. При сопоставимом выделении тепла обоими двигателями, наш не имеет достаточно поверхности для теплоотдачи в окружающую среду. Приходится применять усилия для теплоотвода.  В компрессоре применены два способа охлаждения: термосифонное охлаждение статора двигателя и охлаждение опор продувкой рабочим газом.

В качестве компрессорной части газодувки применено колесо и проточная часть от компрессора турбонаддува двигателя КАМАЗ. Ниже нанесенные на исходную характеристику компрессора наши экспериментальные данные.

В точке максимального давления 60 кПа(изб) компрессор дает 430 м³/час воздуха. Компрессор может применяться в качестве циркуляционного, проточная часть, в этом случае изготавливается под требования заказчика. Корпус допускает давление газа до 2 МПа. При необходимости, можно сделать корпус и на большее давление.

Этапы изготовления статора.

Ротор двигателя состоит из двух цапф, магнита из самарий-кобальта и соединяющего их бандажа, кроме того, на роторе закрепляется упорная пята и рабочее колесо. На свободной консоли вала имеется выступ, который служит замеру частоты вращения индуктивным датчиком. В лобовую часть обмотки и вблизи опор вклеиваются датчики температуры.

Питание двигателя осуществляется стандартным частотным преобразователем (ЧП) с рабочей частотой до 1500 Гц и несущей частотой не ниже 15 кГц. Запуск двигателя обеспечивается специальной настройкой ЧП.

Компрессор может найти широкое применение всюду, где требуется надежная подача воздуха для аэрации, ферментации, транспортировки сыпучих материалов и т.д. Компрессор может работать на открытом воздухе независимо от окружающей температуры и температуры газа, вплоть до криогенной. Отсутствие смазки и подшипников в обычном понимании делает машину практически необслуживаемой (только смена фильтра на всасывании) и существенно более надежной, чем прочие воздуходувки.