"Город будущего". Электродвигатели

Живя в огромном мегаполисе, в тепле и уюте, многие люди и не задумываются над тем, кто на самом деле трудится ради нашего коммунального блага. Кто подает холодную и горячую воду в квартиры, кто помогает ее очищать? Кто спасает от духоты в городских высотках, кто плавно и безопасно поднимает нас на лифтах? Эти скромные труженики – электродвигатели.

Сегодня половину всей электрической энергии в мегаполисах "съедают" именно двигатели. За их преданность нашему благополучию приходится хорошо платить.

"Одно из самых простых устройств. Но это устройство оказалось не самое энергосберегающее", — сожалеет руководитель сервисной службы компании "МОС ОТИС" Александр Волчков.

Наука нашла выход из этой сложной ситуации совсем недавно. Новая технология бережет не только деньги, но и помогает оберегать здоровье каждого жителя города будущего.

Знакомьтесь, тяговая лошадка всех благ цивилизации — это асинхронный электродвигатель.

Он состоит из ротора и статора. На обмотки неподвижного статора подается переменное напряжение, создающее внутри двигателя вращающееся магнитное поле. Оно воздействует на обмотки подвижного ротора и наводит в нем так называемый индукционный ток. Он, в свою очередь, создает в роторе собственное магнитное поле, которое, чуть запаздывая, начинает "тянуться" за вращающимся магнитным полем статора. Двигатель разгоняется.

"Это двигатель, в котором питающее напряжение и поле в его катушках опережает движение ротора. То есть ротор относительно магнитного поля запаздывает. Поэтому он асинхронный", — поясняет технический директор компании "ОптимЭлектро" Сергей Садков.

Асинхронные движки компактны, обладают высокой мощностью, а технология их изготовления достаточно проста и дешева. К тому же они могут десятилетиями служить верой и правдой, не требуя сложного ремонта. Однако у "асинхронников" есть и масса недостатков.

Механические конвульсии при разгоне и торможении быстро разрушают всю механическую систему, в которой работает двигатель. При этом ежедневно миллионы подобных устройств сильно греются и "съедают" огромное количество электроэнергии — это примерно треть всего электричества, которое расходует коммунальное хозяйство современных мегаполисов.

Над решением проблемы бились специалисты всего мира, в том числе и России. В результате удалось создать специальный прибор — частотный преобразователь. Современная электроника смогла обуздать взрывную мощь.

"Плавный пуск уменьшает нагрузки на механизмы, на сам двигатель, разгружает сеть. Он может помочь работе на слабой сети, на которой сам этот двигатель не выдержит, он может его от слабой сети питать более-менее в рабочем режиме, намного уменьшает тепловые потери", — рассказывает о преимуществах плавного пуска асинхронного двигателя сервисный менеджер компании "ОптимЭлектро" Алексей Терехин.

В России, в числе первых, производство инновационных преобразователей частоты удалось запустить в подмосковном Зеленограде в бизнес-инкубаторе Московского департамента науки, промышленной политики и предпринимательства. Здесь на Родине отечественной "Кремниевой долины" проходят проверку на выживание десятки высокотехнологичных проектов.

"На стадии нахождения в бизнес-инкубаторе процент выживаемости очень высокий. Мы общались с американцами, европейцами. Это порядка 10-30 процентов. У нас процент выживаемости порядка 90 процентов", — гордится высоким результатом главный специалист бизнес-инкубатора "Зеленоград" Вадим Гусман.

Это логично, если учесть, что спрос на хай-тек в коммунальном хозяйстве наших мегаполисов постоянно растет. Например, в Москве в прошлом году доля инновационной продукции приобретенной муниципальными службами превысила 8 процентов.

"В этом году запускаем систему оценки инновационной продукции, которая будет базироваться на независимой экспертизе. Мы надеемся, что это позволит более четко и правильно формировать список инновационной продукции", — говорит руководитель Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы Алексей Комиссаров.

Принцип экономичного управления асинхронным электродвигателем был известен давно, но реализовать его на практике удалось совсем недавно. Благодаря фундаментальным разработкам в области физики твердого тела создан так называемый IGBT-транзистор.

"Создание данного транзистора велось как советскими, так и иностранными разработчиками. И это биполярный транзистор был изобретен и введен в строй и в нашей стране. Нашими сотрудниками, в том числе работающими в нашей компании, имеется патент на разработку данного IGBT-транзистора. Но перестроечные времена и развал СССР не позволил нам создать серию", — сокрушается технический директор компании "ОптимЭлектро" Сергей Садков.

IGBT-транзистор — это, по сути, электронный ключ, который с высокой частой переключает сверхмощные токи и напряжения. Управляет транзистором миникомпьютер, в который заложена программа плавного пуска или остановки двигателя.

Если двигатель необходимо запустить, переменное сетевое напряжение сначала выпрямляется, а затем с помощью IGBT-транзистора создается новое напряжение с нужной частотой и мощностью. Регулируя эту частоту, можно плавно разгонять или останавливать двигатель.

В России сейчас нет производства подобных сверхмощных транзисторов. Пока нашим новаторам приходится поставлять комплектующие из Германии и Японии. Однако весь интеллект управления этими супертранзисторами — целиком отечественный.

"Наши приборы полностью адаптированы под российские условия. Это не только грамотный подбор комплектующих, как в нашем приборе, но и математическая прошивка. Нужен не только грамотный набор комплектующих, но и правильный алгоритм работы. Наши специалисты этот алгоритм разработали, у нас есть патенты и самое значимое отличие — это ценовая позиция. Зарубежные аналоги в 2-3 дороже наших разработок", — отмечает главное достоинство российских наработок генеральный директор компании "ОптимЭлектро" Илья Юдин.

В Зеленограде уже многие предприятия оценили экономическую выгоду от внедрения частотных преобразователей, среди них — несколько крупных производителей компонентов для электронной промышленности. Одна из самых больших проблем у подобных производств – высокое энергопотребление систем вентиляции. Теперь эта расходная статья значительно "похудела".

"Общее потребление у нас составляет приблизительно 20 киловатт. Экономический эффект после установки частотных преобразователей составил порядка 30 процентов", — констатирует замдиректора по развитию компании "Альт Мастер" Константин Леонтейчук.

Подмосковное Внуково. От местной газотурбинной теплоэлектростанции до взлетной полосы — всего-то 500 метров. Сегодня 25 тысяч жителей этого столичного района и не подозревают, что за безопасную подачу тепла в их квартиры теперь отвечают цифровые частотные преобразователи. Приборы полностью исключают возникновение гидроударов в водопроводных сетях и, к тому же, значительно экономят электричество.

"При минимальных токах мы получаем максимальную мощность. Поэтому при таких колебаниях гидравлики, которые с учетом технологии дня-ночи присутствует, двигатель потребляет более малый ток. Это приводит к экономии порядка 20-25 процентов", — отчитывается директор предприятия №10 ГТЭС "Внуково" МОЭК Дмитрий Аверченков.

Еще один пример – лифты. Многие помнят те времена, когда при разгоне или торможении кабины сердце уходило в пятки. А виной всему было резкое управление электродвигателем. Теперь эти времена в прошлом: почти все столичные лифты сейчас плавно управляются инновационными системами.

"Частотный преобразователь позволяет экономить не менее 30 процентов электроэнергии. Эффект основан на том, что электрообмотка двигателя меньше нагревается. И та мощность, которая раньше уходила на нагрев обмоток электродвигателя, используется. У двигателя с частотным преобразователем выше коэффициент полезного действия", — замечает руководитель сервисной службы компании "МОС ОТИС" Александр Волчков.

Такие показатели обеспечивают быструю окупаемость приборов. Эффект от внедрения подобных систем в городе будущего станет измеряться не сотнями тысячами, а сотнями миллионов рублей.

"Если взять ЖКХ, то это порядка от полугода до года в зависимости от времени работы асинхронного двигателя в течение суток и от стоимости тарифов по электроэнергии", — оценивает экономию гендиректор компании "ОптимЭлектро" Илья Юдин.

Производство частотных преобразователей в Зеленограде удалось наладить всего за 2 года. Раньше такие темпы для молодых инновационных компаний казались нереальными. Многое поменялось, когда в Москве заработала система бизнес-инкубаторов, технопарков и технополисов. Теперь молодые и инициативные предприниматели приходят "на все готовенькое" и занимаются только организацией производства.

"Резиденты технопарка имеют оборудованные помещения. Когда они въезжают, это не голые стены. Это хорошо оборудованные, красивые, с евроремонтом, кондиционером, с прекрасным освещением рабочие места. К рабочим местам относится компьютерная техника. Компьютеры готовы к работе с лицензионным матобеспечением", — рекламирует главный специалист бизнес инкубатора "Зеленоград" Вадим Гусман.

Не удивительно, что конкурс в бизнес-инкубаторе "Зеленоград" достиг рекордного показателя: три компании на один офис. При этом все резиденты пользуются льготами на аренду помещений и при уплате налогов.

"Эти льготы подразумевают сокращение налога на прибыль до 13,5 процента. Это максимальное уменьшение, которое может сделать любой субъект Федерации. Это обнуление налога на имущество, это обнуление ставок на землю", — перечисляет льготы для инноваторов руководитель Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства Москвы Алексей Комиссаров.

Такая поддержка значительно ускоряет рост высокотехнологичных компаний. За 3 года, отведенные на "инкубационное" развитие, коммерсанты проходят все этапы становления и оказываются подготовленными к самостоятельному бизнес-плаванию.

"Если сейчас мы прошли все этапы становления от разработок до получения прибыли, то при самостоятельном развитии это было бы дольше, пришлось бы привлекать инвесторов, дополнительные деньги. Я думаю, инкубатор — это правильный продукт. Он очень востребован среди предпринимательской среды, начинающих бизнесменов", — приходит к выводу генеральный директор компании "ОптимЭлектро" Илья Юдин.

А что же за рубежом? По мнению западноевропейских специалистов, плавное регулирование электродвижков – это наиболее доступная и универсальная технология экономии энергоресурсов. Ведь современные цифровые приборы отлично уживаются со старыми, но еще исправными асинхронными двигателями. Поэтому сейчас в мегаполисах Старого Света этими устройствами оснащены уже около 70 процентов электромеханических систем.

Через 2 года их доля возрастет до 90 процентов. А это значит, что у России нет другого пути на пути к городу будущего.

Хочешь узнать больше - читай отзывы.