Асинхронний електропривод серії РБД на базі безконтактного регульованого електродвигуна «подвійного живлення»

З огляду на, що необхідний діапазон регулювання насоса за завданням становить від 50 до 100%, слід розглянути наступний можливий варіант. За техніко-економічних міркувань при такому діапазоні регулювання частоти найбільш виправданими є каскадні схеми електроприводу змінного струму на базі асинхронного двигуна подвійного живлення. При цьому обмотки статора електродвигуна підключаються до мережі 6/10 кВ, а керуюча обмотка – до перетворювача частоти.

У каскадних схемах перетворенню піддається тільки потужність ковзання, яка, як відомо, пропорційна ковзанню машини і потужності статора. Необхідна потужність перетворювального обладнання залежить від діапазону регулювання швидкості двигуна і не перевищує 0,5 Рном двигуна.

При цьому перетворювач низьковольтний (до 1000 В). і сучасна елементна база дозволяє реалізувати практично будь-які потужності електроприводу без ускладнення силової схеми перетворювача.

ККД такого електроприводу в номінальному режимі практично дорівнює ККД електродвигуна (знижується на 1% для схеми з Однозонна регулюванням і підвищується на 1% для схеми з двозонним регулюванням).

Знята проблема резервування на випадок пошкоджень перетворювального устаткування – електропривод автоматично по «грубому» алгоритму переходить в нерегульований режим із забезпеченням безперервності технологічного процесу.

Економічно вигідніше замінити штатний двошвидкісний електродвигун і встановити каскадну схему електроприводу, ніж до існуючого двигуну «пристикувати» високовольтний перетворювач в статорних обмотку.

Інші відомі схеми високовольтного частотно-регульованого приводу навіть при наявності дорогої і громіздкої системи резервування не мають такої переваги, що, в кінцевому підсумку, призводить до зниження ККД, збільшення встановленої потужності електродвигуна і перетворювального обладнання з пристроями резервування.

В даний час розроблені і знайшли практичне застосування два різновиди каскадного електроприводу змінного струму:

– асинхронізованому синхронний двигун – АСД (рис. 3, а);

– асинхронно-вентильний каскад – АВК (рис. 3, б).

Ці схеми відрізняються в основному принципом побудови перетворювача частоти, що визначає, в свою чергу, технічні характеристики всього електроприводу.

В АВК використовується перетворювач частоти з проміжною ланкою постійного струму, що включає в себе випрямляч, інвертор, згладжує дросель і узгоджувальний трансформатор.

Такий перетворювач забезпечує односторонній перетік активної потужності з керуючої обмотки машини через випрямляч – інвертор – трансформатор в мережу.

Тому регулювання частоти обертання в АВК здійснюється в бік зниження від номінального значення для асинхронного двигуна (однозонное регулювання).

Резервний режим роботи при несправності апаратури управління – режим з короткозамкненою керуючої обмоткою. При цьому електропривод забезпечує максимальну частоту обертання nmax і, відповідно, максимальну продуктивність механізму.

У схемі АСД до керуючої обмотці підключений тиристорний перетворювач частоти з безпосереднім зв’язком (ТПЧ), що забезпечує одноразове перетворення потужності ковзання і двосторонній вільний перетік активної потужності між ротором машини і мережею.

Завдяки цьому в АСД можливо двозонное регулювання частоти обертання щодо синхронної. При цьому електродвигун вибирається на один щабель меншої потужності і з меншою синхронною частотою обертання в порівнянні з попереднім варіантом.

Резервний режим роботи електроприводу при виході з ладу перетворювача частоти – режим короткозамкнутого ротора з синхронною частотою обертання, і при цьому електропривод забезпечує 85 – 90% максимальної продуктивності механізму.

Практичне застосування в енергетиці та інших галузях промисловості знайшли обидві схеми електроприводу, причому як в варіанті зі звичайним асинхронним електродвигуном з фазним ротором (керуючої обмотки є обмотка ротора), так і в безконтактному виконанні (керуюча обмотка розташована на статорі).

Безконтактний електродвигун агрегатного виконання містить в одному корпусі 2 статорних сердечника і загальний ротор з з’єднаними між собою обмотками (вузол струмознімання відсутня). Одна статорна обмотка використовується для включення в мережу 6 – 10 кВ, а друга із зниженою напругою – керуюча
– підключається до перетворювача.

Цей електродвигун може бути виготовлений і в так званому суміщеному виконанні, де обидві обмотки розміщені на одному статорі (в одних і тих же пазах) як в двошвидкісних електродвигунах, а на роторі розташована одна короткозамкнутая обмотка, яка не має висновків і контактних кілець.

Об’єднання АТ «Електромаш» (м Тирасполь) освоїло виробництво таких безконтактних електроприводів типу РБД, налагодило їх випуск і комплектну поставку. Є значний досвід експлуатації такого електроприводу [1,3]. В енергетиці з 1985 по 1994 р впроваджено понад 20 електроприводів потужністю 630-1400 кВт.

Тільки на Мінській ТЕЦ-4 до теперішнього часу успішно експлуатуються 7 електроприводів подвійного живлення загальною потужністю 8,5 МВт, з них 5 електроприводів на базі двигунів з фазним ротором і 2 – з безконтактними машинами вітчизняного і зарубіжного виробництва [3].

Досвід експлуатації регульованого електроприводу за схемою «машина подвійного живлення» першого і другого покоління, розроблених з використанням вітчизняної елементної бази на аналогових і імпульсних елементах, показав наступне [1,3]:

– з використанням РЕП досягається безпосередня економія електроенергії, що витрачається механізмами з електроприводами (за статистикою вона становить в середньому 25 – 40%);

– більшість механізмів спроектовані із значним запасом по продуктивності, що, з урахуванням вимог щодо забезпечення пуску, призводить до використання короткозамкнутих електродвигунів на 2-3 ступені більшої потужності, ніж необхідно при наявності регульованого електроприводу;

– найбільше число відмов в роботі електропривода 1-го і 2-го поколінь спостерігається протягом перших 2-3 місяців експлуатації. При цьому мали місце відмови електронних елементів системи управління, і супроводжувалися вони автоматично пишуться у нерегульований режим із забезпеченням необхідної продуктивності механізму;

– в електроприводі на базі двигунів з фазним ротором типу АКЗО мали місце відмови з вини щіткового вузла через скупчення вугільного пилу на ізолюючих шайбах між контактними кільцями. Після модернізації цього вузла та забезпечення його обдування надійність електродвигунів з фазним ротором була підвищена до рівня надійності електродвигунів типу ДАЗО;

– експлуатація безконтактних електродвигунів агрегатного виконання вітчизняного двухкорпусного РБД-1000-750 і зарубіжного однокорпусного фірми «ЕЛІН Уніон» показала їх високу надійність, на підставі чого зроблено висновок про доцільність їх широкого впровадження;

– завдяки наявності сильного фільтруючого дії обмоток електродвигуна, особливо в безконтактному типу РБД, і трансформатора, а також внаслідок невеликої перетворюється потужності, вплив електроприводу на мережу власних потреб за вищими гармоніками не перевищує норм ГОСТ і не вимагає застосування фільтро-компенсуючих пристроїв;

– повністю вирішена задача пуску і самозапуску електроприводу (враховуючи обмежений регулювальний діапазон) з обмеженням пускових струмів шляхом розробки одноступінчастого пускового пристрою – індукційного реостата, що забезпечує необхідний пусковий момент з автоматичним його зміною в процесі пуску.

Реостат є трифазний трансформатор зі спеціальним сердечником з конструкційної сталі, вбудований в шафу преобразовательного агрегату. Надійність такого пристрою в порівнянні з традиційними резисторного станціями пуску значно вище, крім того, пристрій не вимагає обслуговування.

Ссылка на основную публикацию