Один из примеров такого сотрудничества – работа аспиранта кафедры Дмитрия Сычева 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 повышение энергоэффективности – задача трудная, здесь требуется углубленный предварительный анализ и комплексный подход, – рассказывает Дмитрий Сычев.

Рост спроса на продукцию трубной промышленности, особенно в атомной и авиастроительной отраслях, 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 аспирант.

После предварительной оценки необходимо было разработать математическую модель электроприводов прокатных станов. Сотрудникам ЮУрГУ, в том числе преподавателям и аспирантам кафедры автоматизированного электропривода, 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 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 молодой ученый.

Дмитрий Сычев активно сотрудничает с Челябинским трубопрокатным заводом, который по возможности предоставляет необходимую исходную информацию. Станы пилигримовой группы применяются как в нашей стране, так и в Европе, и в США. Основные типы электродвигателей на таких станах– это двигатели постоянного тока и синхронные.

– Необходимо было провести сравнительный анализ различных типов электроприводов с позиции энергоэффективности, – поясняет Дмитрий. – На кафедре 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.

Одна из особенностей синхронного реактивного электродвигателя – отсутствие обмотки на роторе. Благодаря простоте конструкции ротора, повышенной надежности, энергоэффективности и относительно меньшей удельной стоимости электромеханического преобразователя электроприводы на базе таких машин считаются достаточно перспективным и конкурентоспособным решением.

– Мы провели оценку синхронных реактивных электроприводов с позиции энергосбережения применительно к станам пилигримовой группы. При комплексном решении задачи повышения энергоэффективности особое внимание обращалось на выделение наиболее существенных источников потерь в электроприводах, оценку и сопоставление величин составляющих таких потерь в разных двигателях, обоснование основных путей и способов их снижения, сопоставление структур управления, которые обеспечивают наибольшую экономию электроэнергии, – поясняет аспирант. – На основании проведенного исследования наиболее энергоэффективным решением для рассматриваемых механизмов признан 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 три года у Дмитрия вышло несколько статей в научных журналах, в том числе входящих в базу данных Scopus, он активно участвует в международных конференциях. В скором времени Дмитрий Сычев планирует защитить кандидатскую диссертацию и продолжить свои исследования по данной тематике.