Асинхронный электропривод серии РБД на базе бесконтактного регулируемого электродвигателя «двойного питания»


Асинхронный электропривод серии РБД на базе бесконтактного регулируемого электродвигателя «двойного питания»

Учитывая, что требуемый диапазон регулирования насоса по заданию составляет от 50 до 100%, следует рассмотреть следующий возможный вариант. По технико-экономическим соображениям при таком диапазоне регулирования частоты наиболее оправданными являются каскадные схемы электропривода переменного тока на базе асинхронного двигателя двойного питания. При этом обмотки статора электродвигателя подключаются к сети 6/10 кВ, а управляющая обмотка – к преобразователю частоты.

В каскадных схемах преобразованию подвергается только мощность скольжения, которая, как известно, пропорциональна скольжению машины и мощности статора. Требуемая мощность преобразовательного оборудования зависит от диапазона регулирования скорости двигателя и не превышает 0,5 Рном двигателя.

При этом преобразователь низковольтный (до 1000 В). и современная элементная база позволяет реализовать практически любые мощности электропривода без усложнения силовой схемы преобразователя.

КПД такого электропривода в номинальном режиме практически равен КПД электродвигателя (снижается на 1% для схемы с однозонным регулированием и повышается на 1% для схемы с двухзонным регулированием).

Асинхронный электропривод серии РБД на базе бесконтактного регулируемого электродвигателя «двойного питания»Снята проблема резервирования на случай повреждений преобразовательного оборудования – электропривод автоматически по «грубому» алгоритму переходит в нерегулируемый режим с обеспечением непрерывности технологического процесса.

Экономически выгоднее заменить штатный двухскоростной электродвигатель и установить каскадную схему электропривода, нежели к существующему двигателю «пристыковать» высоковольтный преобразователь в статорную обмотку.

Другие известные схемы высоковольтного частотно-регулируемого привода даже при наличии дорогостоящей и громоздкой системы резервирования не имеют такого преимущества, что, в конечном итоге, приводит к снижению КПД, увеличению установленной мощности электродвигателя и преобразовательного оборудования с устройствами резервирования.

В настоящее время разработаны и нашли практическое применение две разновидности каскадного электропривода переменного тока:

— асинхронизированный синхронный двигатель – АСД (рис. 3, а);

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

Асинхронный электропривод серии РБД на базе бесконтактного регулируемого электродвигателя «двойного питания»

Эти схемы отличаются в основном принципом построения преобразователя частоты, определяющим, в свою очередь, технические характеристики всего электропривода.

В АВК используется преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, включающий в себя выпрямитель, инвертор, сглаживающий дроссель и согласующий трансформатор.


Такой преобразователь обеспечивает односторонний переток активной мощности из управляющей обмотки машины через выпрямитель – инвертор – трансформатор в сеть.

Поэтому регулирование частоты вращения в АВК осуществляется в сторону снижения от номинального значения для асинхронного двигателя (однозонное регулирование).

Резервный режим работы при неисправности аппаратуры управления – режим с короткозамкнутой управляющей обмоткой. При этом электропривод обеспечивает максимальную частоту вращения nmax и, соответственно, максимальную производительность механизма.


В схеме АСД к управляющей обмотке подключен тиристорный преобразователь частоты с непосредственной связью (ТПЧ), обеспечивающий однократное преобразование мощности скольжения и двухсторонний свободный переток активной мощности между ротором машины и сетью.

Благодаря этому в АСД возможно двухзонное регулирование частоты вращения относительно синхронной. При этом электродвигатель выбирается на одну ступень меньшей мощности и с меньшей синхронной частотой вращения по сравнению с предыдущим вариантом.

Резервный режим работы электропривода при выходе из строя преобразователя частоты – режим короткозамкнутого ротора с синхронной частотой вращения, и при этом электропривод обеспечивает 85 – 90% максимальной производительности механизма.

Практическое применение в энергетике и других отраслях промышленности нашли обе схемы электропривода, причем как в варианте с обычным асинхронным электродвигателем с фазным ротором (управляющей обмоткой является обмотка ротора), так и в бесконтактном исполнении (управляющая обмотка расположена на статоре).

Бесконтактный электродвигатель агрегатного исполнения содержит в одном корпусе 2 статорных сердечника и общий ротор с соединенными между собой обмотками (узел токосъема отсутствует). Одна статорная обмотка используется для включения в сеть 6 – 10 кВ, а вторая с пониженным напряжением – управляющая – подключается к преобразователю.

Этот электродвигатель может быть изготовлен и в так называемом совмещенном исполнении, где обе обмотки размещены на одном статоре (в одних и тех же пазах) как в двухскоростных электродвигателях, а на роторе расположена одна короткозамкнутая обмотка, не имеющая выводов и контактных колец.

Объединение АО «Электромаш» (г. Тирасполь) освоило производство таких бесконтактных электроприводов типа РБД, наладило их выпуск и комплектную поставку. Имеется значительный опыт эксплуатации такого электропривода [1,3]. В энергетике с 1985 по 1994 г. внедрено более 20 электроприводов мощностью 630-1400 кВт.

Только на Минской ТЭЦ-4 до настоящего времени успешно эксплуатируются 7 электроприводов двойного питания общей мощностью 8,5 МВт, из них 5 электроприводов на базе двигателей с фазным ротором и 2 – с бесконтактными машинами отечественного и зарубежного производства [3].

Опыт эксплуатации регулируемого электропривода по схеме «машина двойного питания» первого и второго поколения, разработанных с использованием отечественной элементной базы на аналоговых и импульсных элементах, показал следующее [1,3]:

— с использованием РЭП достигается непосредственная экономия электроэнергии, затрачиваемой механизмами с электроприводами (по статистике она составляет в среднем 25 – 40 %);

— большинство механизмов спроектированы со значительным запасом по производительности, что, с учетом требований по обеспечению пуска, приводит к использованию короткозамкнутых электродвигателей на 2-3 ступени большей мощности, чем необходимо при наличии регулируемого электропривода;

— наибольшее число отказов в работе электропривода 1-го и 2-го поколений наблюдается в течение первых 2-3 месяцев эксплуатации. При этом имели место отказы электронных элементов системы управления, и сопровождались они автоматическим переключением в нерегулируемый режим с обеспечением необходимой производительности механизма;

— в электроприводе на базе двигателей с фазным ротором типа АКЗО имели место отказы по вине щеточного узла из-за скопления угольной пыли на изолирующих шайбах между контактными кольцами. После модернизации этого узла и обеспечения его обдува надежность электродвигателей с фазным ротором была повышена до уровня надежности электродвигателей типа ДАЗО;

— эксплуатация бесконтактных электродвигателей агрегатного исполнения отечественного двухкорпусного РБД-1000-750 и зарубежного однокорпусного фирмы «ЭЛИН УНИОН» показала их высокую надежность, на основании чего сделан вывод о целесообразности их широкого внедрения;

— благодаря наличию сильного фильтрующего действия обмоток электродвигателя, особенно в бесконтактном типа РБД, и согласующего трансформатора, а также вследствие небольшой преобразуемой мощности, влияние электропривода на сеть собственных нужд по высшим гармоникам не превышает норм ГОСТ и не требует применения фильтро-компенсирующих устройств;


— полностью решена задача пуска и самозапуска электропривода (учитывая ограниченный регулировочный диапазон) с ограничением пусковых токов путем разработки одноступенчатого пускового устройства – индукционного реостата, обеспечивающего необходимый пусковой момент с автоматическим его изменением в процессе пуска.

Реостат представляет собой трехфазный трансформатор со специальным сердечником из конструкционной стали, встроенный в шкаф преобразовательного агрегата. Надежность такого устройства по сравнению с традиционными резисторными станциями пуска значительно выше, кроме того, устройство не требует обслуживания.

 


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об энергетике, электротехнике и электронике
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: