Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины в системах регулируемых электроприводов. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

385

384

Двигатели квалифицируются по габаритам, полезной мощности

и максимальной частоте вращения в соответствии с табл. П.8.

Подбор соответствующего типоразмера ПЧ осуществляется по

полезной мощности ЭМП.

Электромеханический преобразователь низкоскоростной серии

ВД конструктивно унифицирован с серийными синхронными

двигателями. Трехфазная обмотка якоря размещена на статоре,

обмотка возбуждения - на роторе. В наконечниках полюсов

индуктора размещена демпферная обмотка. Питание обмотки

возбуждения может быть осуществлено двумя способами. По

первому способу (показанному на рис. П. 14) система является

полностью бесконтактной. Напряжение питания поступает на

тиристорный блок системы возбуждения БСВ, который позволяет

получать на выходе регулируемое трехфазное напряжение

переменного тока. Оно подается на обмотку статора асинхронного

трансформатора АТ, затем выпрямляется вращающимся

выпрямителем ВВ и подается на обмотку возбуждения ЭМП. По

второму способу система питания возбуждения строится на

традиционном использовании скользящего токосъема,

осуществляемого с помощью двух контактных колец и щеток.

Рис. П. 14. Структурная схема низкоскоростного двигателя серии ВД

Таблица П.9

Габаритные, установочно-присоединительные размеры, мм,

и масса электромеханических преобразователей вентильных

двигателей серии ВД (типоразмеры ВД800-ВД1600)

Типо

размер

ЭМП

h h

d l

Масса,

кг

ВД800 450 1530

1220

630 1630 1400 1100 1600

130 250 4000

500 1800

1400

1000

2000 1600 1100 1800

140 250 6000

500 2000

1600

1250

2400 1800 1100 2000

140 250 10000

630 2720

1980

1900

2770 2770 1450 3110

200 350 16000

В комплект низко-

скоростного вентильного

двигателя серии ВД

входят электромехани-

ческий преобразователь

(ЭМП), преобразователь

частоты (ПЧ), датчик

по-ложения ротора

(ДПР), тахогенератор

(ТГ) и система питания

обмотки возбуждения

(рис. П.14).

Таблица

.10

КПД, % при Частота

вращения

Посто-

янном

моменте

Венти-

лятор-

ной

нагрузке

cos

0,1

max

76 50 0,4

0,3

max

86 82 0,73

0,5

max

88 88 0,82

0,7

max

89 89 0,87

1,0

max

90 90 0,9

387

386

Т ипоразмер ПЧ

Мощность,

кВт

Габаритные размеры

(длина х высота х ширина), м

Масса, кг

Т НТ РВ-630-690УХЛ4

Т НТ РВ-1,2к-690УХЛ4

Т НТ РВ-2,0к-690УХЛ4

Т НШРВ-2,5к-690УХЛ4

Т НШРВ-3,1к-690УХЛ4

200-630

800-1250

1600-2000

2500

3150

2,8х2,4x0,8

4,5х2,4х0,8

5,4х2,4x0,8

8,2x2,4x0,8

10x2,4x0,8

3200

5700

6900

10900

13300

Номинальные значения климатических факторов для низко-

скоростных вентильных двигателей серии ВД по ГОСТ 15150-69 и

ГОСТ 15543-70:

Высота над уровнем моря, м 1000

Температура окружающего воздуха,

С 1-40

Относительная влажность при 25

С, % 80

П.5. Вентильные двигатели серии ПЧВС

Тиристорные электроприводы по схеме вентильного двигателя

серии ПЧВС предназначены для обеспечения пуска и регу-

лирования частоты вращения мощных высоковольтных синхронных

двигателей. Структурная схема электропривода показана на

рис. П.15, типы электроприводов, габаритные размеры силовых

щитов и шкафа управления приведены в табл. П.12.

Электропривод обеспечивает пуск двигателя, работу на любой

заданной частоте вращения в диапазоне (0,06



1)n

ном

, реверсирование

двигателя, рекуперативное торможение, оптимизацию переходных

процессов путем автоматического ограничения тока на уровне

(1,5-2)I

ном

, автоматическую синхронизацию двигателя с сетью.

Электропривод включает в себя ЭМП, ПЧ со звеном постоян-

ного тока, тиристорный возбудитель, систему управления. В

качестве ЭМП в серии ПЧВС использованы серийно выпускаемые

синхронные двигатели. Использование серийного двигателя по

мощности определяется его конструктивными особенностями и

электрическими параметрами. При номинальной частоте вращения

В этом случае на выходе БСВ формируется регулируемое

выпрямленное напряжение.

Электромеханические преобразователи типоразмеров ВД800,

ВД1000 и ВД1250 выполняются со щитовыми подшипниками

качения, ЭМП типоразмера ВД1600 - со стояковыми подшипниками

качения. Степень защиты ЭМП-IР44 по ГОСТ 17494-72. Способ

охлаждения - IС0541 по ГОСТ 20454-75.

Габаритные и установочно-присоединительные размеры ЭМП

приведены табл. П.9.

Преобразователь частоты низкоскоростной серии ВД включает

в себя силовую часть и систему управления (СУ). По своей

структуре силовая часть ПЧ представляет собой непосред-

ственный преобразователь частоты. Питание ПЧ осуществляет-

ся от трехфазной промышленной сети напряжением 660 В и

частотой 50 Гц. Подключение ПЧ к сети осуществляется через

6-обмоточный реактор.

Синхронизация работы тиристоров ПЧ производится с

помощью ДПР. Значение угла управления выбирается таким

образом, чтобы обеспечить максимальный момент на валу.

Коммутация тока в тиристорах каждой группы происходит за

счет напряжения сети. Коммутация тока при переключении групп

имеет двоякий характер: при пуске и разгоне - сетевая, т. е. за

счет напряжения сети, а при более высоких частотах вращения -

смешанная, с использованием ЭДС двигателя.

Регулирование частоты вращения вентильных двигателей

осуществляется в пределах (0,1-1)n

max

. Изменение КПД и

коэффициента мощности при регулировании частоты вращения

отражено в табл. П.10. При необходимости система управления

снабжается устройствами, обеспечивающими электрическое

торможение двигателя.

Силовая часть ПЧ, а также схема питания обмотки воз-

буждения конструктивно размещены в стандартных шкафах

двухстороннего обслуживания. Степень защиты ПЧ - IР20 по ГОСТ

14254-80. Охлаждение - принудительное воздушное. Габаритные

размеры ПЧ приведены в табл. П.11.

Таблица П.11

Шкала мощностей и габаритные размеры

преобразователей частоты двигателей ВД800-ВД1600

389

388

коэффициент использования лежит в пределах 0,8-09 за счет

некоторого ухудшения



cos

(как правило, при работе от инвертора

тока с коммутацией за счет ЭДС двигателя 88,085,0cos 

ном

вместо 0,9), а также за счет дополнительных потерь от высших

гармонических тока. Меньшее значение коэффициента

использования относится к турбо-двигателям.

Тиристорный ПЧ состоит из двух аналогичных силовых

модулей: выпрямителя и инвертора, выполненных по трехфазной

мостовой схеме. Каждое плечо - из ряда последовательных вклю-

ченных тиристоров с устройствами, обеспечивающими равно-

мерное деление напряжения между тиристорами, с устройствами

индикации целостности тиристоров и защиты при выходе из строя

недопустимого числа полупроводниковых приборов. В состав

силового модуля входят также приборы контроля тока и напряжения

и RC-цепи, ограничивающие перенапряжения при коммутации тока

между тиристорами.

Рис. П.15. Структурная схема электропривода по схеме вентильного

двигателя серии ПЧВС: В - выпрямитель; И - инвертор; СУВ - система

управления выпрямителем; СУИ - система управления инвертором;

ВР' - входной реактор; СР - сглаживающий реактор; ДТ - датчик тока;

ДПР - датчик положения ротора; ДФН - датчик фазы ЭДС; РВ -

регулятор возбуждения; ТГ - тахогенератор; ОB - обмотка возбуждения

Таблица П.12

Технические и массогабаритные данные вентильных двигателей серии ПЧВС

391

390

П.6. Расчетные параметры синхронных электродвигателей

серий СДН и СДНЗ напряжением 6000 В и серии СДН

напряжением 10000 В

Вентильные двигатели серии ПЧВС, рассмотренные в

предыдущем параграфе, выполнены на основе мощных

высоковольтных синхронных двигателей.

В настоящем параграфе приведены расчетные параметры

[184] такого типа двигателей, которые могут быть использованы

при проектировании и расчете характеристик вентильных

двигателей.

Эти данные могут быть использованы также для расчета

рабочих и пусковых режимов синхронных двигателей при питании

их от сети. Приведенный материал содержит:

1. Расчетные параметры синхронных электродвигателей серий

СДН (в открытом исполнении) и СДНЗ (в закрытом исполнении)

напряжением 6000 В, 14-20 габаритов, имеющих общие

обмоточные данные.

2. Расчетные параметры синхронных электродвигателей серии

СДН напряжением 10000 в, 15-19 габаритов.

В табл. П.13 и П.15 приведены следующие расчетные

параметры:

x - индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора;

- индуктивное сопротивление рассеяния обмотки возбуждения;

x - индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по

продольной оси;

- индуктивное сопротивление рассеяния пусковой обмотки по

поперечной оси;

x - индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оси;

- индуктивное сопротивление реакции якоря по поперечной оси;

x - синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора по

продольной оси;

Все типоисполнения ПЧВС по мощности обеспечиваются

двумя базовыми конструкциями силовых модулей на напряжение

6 и 10 кВ. В зависимости от номинального тока (630, 320, 200 А)

предусмотрено три исполнения модулей по устройствам охлажде-

ния: групповое принудительное, индивидуальное принудительное и

естественное. При токах свыше 630 А выполняется параллельное

соединение преобразователей частоты на ток 630 А.

В работе привода различают три режима: режим прину-

дительной коммутации тока в фазах инвертора (режим низких

частот), режим коммутации тока в фазах инвертора под действием

ЭДС якоря ЭМП, режим синхронизации двигателя с сетью.

Основным рабочим режимом является режим коммутации тока в

фазах инвертора под действием ЭДС якоря ЭМП. В данном режиме

управляющие импульсы, подаваемые на инвертор, синхро-

низируются по фазе ЭДС ЭМП.

Амплитуда тока якоря определяется модулем выходного

сигнала регулятора частоты вращения и отрабатывается замкну-

той системой автоматического регулирования тока воздействием

на управляемый выпрямитель. Ток возбуждения автоматически

регулируется в функции тока статора таким образом, что амплиту-

да коммутационной ЭДС не зависит от тока якоря, а изменяется

пропорционально частоте вращения.

В режиме низких частот вращения синхронизация импульсов

управления инвертором осуществляется логическими сигналами

датчика углового положения ротора (ДПР) относительно статора.

При отсутствии ДПР частота инвертора в процессе пуска, тормо-

жения и реверса в области низких частот может определяться

плавным изменением сигнала задания частоты; в этом варианте

электропривод работает по схеме синхронного двигателя с

частотным управлением.

В режиме синхронизации двигателя с сетью частота, фаза и

амплитуда напряжения обмотки якоря ЭМП, питающегося от

инвертора, устанавливаются равными соответствующим парамет-

рам сети, после чего обмотка якоря подключается к сети, а ПЧ

отключается.

393

392

Все активные и индуктивные сопротивления приведены в

относительных единицах, т. е. в долях от

Z 

(при этом всее

сопротивления роторной цепи приведены к обмотке статора), а

постоянные времени – в электрических секундах

















эл.сек

сек .

Кроме того, в табл. П.13 и П.15 приведены активные

сопротивления обмоток статора и возбуждения в омах, а также

числа витков в фазе обмоток статора и числа витков на полюс

обмоток возбуждения.

На рис. П.16-П.21 приведены кривые тока и вращающего

момента электродвигателей при асинхронном пуске от полного

напряжения сети с включенным в цепь обмотки возбуждения

пусковым сопротивлением.

Величина пускового сопротивления выбиралась из расчета,

чтобы напряжение на обмотках возбуждения при гашении поля

ротора было близко к 1000 В.

В табл. П.14 и П.16 приведены значения пусковых

сопротивлений (кратности пусковых сопротивлений относительно

сопротивлений обмотки возбуждения).

- синхронное индуктивное сопротивление обмотки статора по

поперечной оси;



- переходное индуктивное сопротивление по продольной оси;



- сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной

оси;



- сверхпереходное индуктивное сопротивление по поперечной

оси;

- индуктивное сопротивление обратной последовательности фаз;

x - индуктивное сопротивление нулевой последовательности фаз;

r - активное сопротивление обмотки статора;

- активное сопротивление обмотки возбуждения;

r - активное сопротивление пусковой обмотки по продольной оси;

- активное сопротивление пусковой обмотки по поперечной оси;

- постоянная времени обмотки возбуждения при разомкнутой

обмотке статора;



- постоянная времени обмотки возбуждения при замкнутой

накоротко обмотке статора (при отсутствии пусковой обмотки);



- постоянная времени пусковой обмотки по продольной оси при

замкнутых накоротко обмотках статора и возбуждения;



- постоянная времени пусковой обмотки по поперечной оси при

замкнутой накоротко обмотке статора;

T - постоянная времени обмотки статора при замкнутых накороткоо

обмотках ротора (пусковой и возбуждения).

395

394

397

396

399

398

401

400

403

402