0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое электропривод с двигателем постоянного тока

Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока

Практика применения моделирования и кодогенерации в АО «Аэроэлектромаш»

Ура, товарищи. Свершилось.

Наконец мы увидели плоды прогрессивных тенденций, произросшие в отечественном приводостроении.

В статье рассматривается технология проектирования электропривода с использованием моделирования и кодогенерации в программе SimInTech.

Справка:

SimInTech (Симинтэк) – российская среда создания математических моделей, алгоритмов управления, интерфейсов управления и автоматической генерации кода для программируемых контроллеров.

История данной среды началась в 90-х годах прошлого века в МВТУ. Это не компиляция западных аналогов, а прямой их конкурент — со своими корнями, оригинальными подходами и богатым послужным списком.

Что касается моделирования – то этот вопрос для наших приводчиков не новый.

А вот автоматическую кодогенерацию программы контроллера электропривода из его модели мало кто пробовал.

Мы смеем утверждать, что эта полезная тенденция (автоматического написания программы другой программой) будет активно развиваться в будущем цифровом мире… Выиграет тот, кто начнет раньше.

Хотим оговориться, что кодогенерация, на наш взгляд, не отменяет и не заменяет программиста, а только помогает ему. При этом, естественно, мы считаем, что СИ-код сгенерированной программы должен быть для него открыт.

Так и поступаем.

В нашем случае, объектом управления являлся некий электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока (БДПТ), вал которого соединен с редуктором, превращающим вращение в поступательное движение штока.

Задача электропривода достаточно стандартная – позиционировать вал штока, желательно побыстрее и поточнее… Часто такие приводы используются для управления рулями беспилотных летательных аппаратов.

Блок управления устройством был спроектирован и изготовлен в отделе электропривода АО «Аэроэлектромаш» на базе микроконтроллера 1986ВЕ1Т (АО «ПКК Миландр»). Необходимо было создать алгоритмику и программу управления контроллера с целью дальнейшего ее использования в практических задачах.

Работа была выполнена совместно специалистами компании «3В-сервис» и сотрудниками отдела электропривода АО «Аэроэлектромаш».

Первая задача, которая стояла перед нашим коллективом, – идентификация объекта управления.

Для этого были проведены некоторые измерения характеристик двигателя, которые оказались достаточно специфичными.

Например, измеренная ЭДС двигателя имела весьма причудливую форму, представленную на Рис.1.

Рис. 1

Ну, и куда крестьянину податься? Где здесь стандартные трапеция или синус?

Однако в среде SimInTech можно учесть даже такие неидеальности двигателя.

Нами была задана форма ЭДС двигателя, представленная на Рис.2

Рис. 2

Найдите два отличия от Рис.1 (мы нашли одно – цвет).

Следующей особенностью двигателя оказался его существенный зубцовый момент, обусловленный геометрией магнитопровода статора и отсутствием скоса пазов у магнитов ротора. Момент был измерен экспериментально и введен в модель.

График зубцового момента показан на Рис.3.

Рис.3

Кроме того, в модели двигателя были учтены потери на намагничивание, что отсутствует в моделях других конкурирующих программ.

Далее работа электропривода сравнивалась с результатами моделирования в тестовых режимах. Ниже на Рис. 4 и 5 приведены результаты опыта холостого хода (максимальная частота без нагрузки).

Вывод:

Осциллограммы реального и модельного холостого хода совпадают. Визуально разницы не видно.

После успешного опыта холостого хода был проведен опыта динамического воздействия на двигатель с присоединенным редуктором. В этом опыте на обмотки двигателя подавалось постоянное напряжение с реверсом на частоте 30 Гц. При этом выходное звено совершало колебания с той же частотой. На Рис.6 приведены результаты этого опыта.

Полученные данные сравнивались с моделью привода, работающей в аналогичном режиме (Рис.7).

Вывод:

  • Перемещения штока в реальности и на модели полностью совпадают
  • Пиковые значения реального тока двигателя и модели совпадают с точностью до погрешности измерений.

Вид верифицированной модели силовой и механической части электропривода, построенной на стандартных элементах библиотек среды SimInTech, представлен на Рис.8.

Рис.8

Она и состоит из моделей:

  • силового инвертора
  • двигателя с датчиком положения ротора (ДПР)
  • механической передачи
  • датчика тока
  • нагружателя.

Убедившись, что поведение модели соответствует поведению реального изделия, по результатам моделирования можно выбрать необходимую структуру системы регулирования (СУ) и произвести ее настройку для разных типов, перечисленных в техническом задании, входных воздействий.

В нашем случае хорошие результаты показала двухконтурная система регулирования положения с демпфирующей связью по скорости. Вид модели этой структуры представлен на Рис.9.

Рис.9

При дальнейшем использовании кодогенерации нет необходимости в ручном кодировании алгоритмов системы регулирования — готовый проект в среде разработке Keil uVision создается автоматически. После сборки бинарного образа программы ее можно транслировать в микроконтроллер (1986ВЕ1Т).

Заметим, что блоки модели «Выбор Ключей», «Инициализация периферии», «АЦП», «АЦП SSP2» в режиме моделирования реализуют соответствующие математические модели, а при кодогенерации заменяются библиотеками работы с периферией используемого микроконтроллера.

После выбора структуры СУ и ее настройки нам оставалось:

  • осуществить автоматическую кодогенерацию программы
  • записать полученную программу в контроллер
  • зафиксировать великолепный результат.

По Рис.10 можно сравнить работу модели и реального привода. В качестве задания по положению использовалась синусоида, с частотой 3 Гц и амплитудой 3мм. Для получения данных с контроллера в его программе была предусмотрена специальная часть, обеспечивающая считывание внутренних сигналов по последовательному интерфейсу.

Ну, здесь даже цвет одинаковый ….

Ура, товарищи. Свершилось.

ООО «3В Сервис»

Ю.Н.Калачев

Ф.И. Баум

АО «Аэроэлектромаш»

В.Ю.Ланцев

Е.В.Окулов

Более подробная информация по тулбоксу «Электропривод» программы SimInTech:

Электропривод двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Артикул/код товара: электропривод двигателя постоянного тока независим

Описание товара

Здравствуйте! Вы попали на доску объявлений. Сотрудники Promelectrica.com разместили тут товары, которые Вам могут быть интересны. Информация о наличии по телефону (495)640-04-53

Подробное описание

Коллекторный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением Д-16Б предназначен для привода специального механизма, а также может быть использован в различных областях техники.

Структура условного обозначения

16 — порядковый номер разработки;

Б — модификация исполнения двигателя.

Температура окружающего воздуха при эксплуатации от минус 60 до 50°С. Пониженное атмосферное давление однократно в течение 5 мин при номинальном вращающем моменте — не ниже 667 Па (5 мм рт.ст).

Верхнее значение относительной влажности воздуха в течение 48ч — 98% при температуре (35±5)°С.

Электродвигатель стоек к воздействию:

Вибрационных нагрузок с диапазоном частот от 5 до 35 Гц и амплитудой не более 1 мм в течение 3 мин.

Вибрационных нагрузок с диапазоном частот от 35 до 2000 Гц и ускорением от 39,2 до 147,2 мс-2 (от 4 до 15 g) в течение 23 мин.

Линейных (центробежных) нагрузок с ускорением 98,1 мс-2 (10 g) в течение 5 мин.

Читать еще:  Давление в двигателе крайслер вояджер

Механические нагрузки воздействуют на места крепления двигателя в любом направлении.

Двигатель выдерживает воздействие:

Вибрационных нагрузок с частотой вибрации от 10 до 2000 Гц и ускорением, действующим вдоль и перпендикулярно оси двигателя, от 20 до 40 мс-2 (от 2 до 4 g) в течение 46 ч в обесточенном состоянии и 2,8 ч при электрической нагрузке.

Ударных многократных нагрузок с ускорением 50 мс-2 (5 g) при количестве ударов 5000 с частотой от 40 до 100 ударов в час и длительностью удара от 5 до 10 мс.

Номинальный режим работы двигателя кратковременный при напряжении питания 27 В:

15 мин при вращающем моменте 1,47 Нм.

5 мин при вращающем моменте 1,76 Нм.

1 с при вращающем моменте 3,43 Нм.

Конструктивное исполнение по способу монтажа в соответствии с ГОСТ 2479-79 IМ3081.

Направление вращения вала левое со стороны выхода вала.

Сопротивление изоляции электрических цепей относительно корпуса двигателя в нормальных климатических условиях при практически холодном состоянии двигателя до ввода в эксплуатацию — не менее 20 МОм.

В течение срока службы и минимальной наработки сопротивление изоляции при практически холодном состоянии двигателя — не менее 1 МОм.

Изоляция электрических цепей относительно корпуса двигателя в нормальных климатических условиях выдерживает без пробоя и перекрытия воздействие испытательного напряжения 500 В (действующее значение) переменного тока частотой 50 Гц.

Степень искрения на коллекторе двигателя при номинальном вращающем моменте и номинальном напряжении питания в нормальных климатических условиях не превышает 2 по ГОСТ 183-74.

Двигатель соответствует требованиям технических условий ОДС.515.151 и комплекта конструкторской документации согласно 1ДС.599.112 СД.

Условия транспортирования двигателя в упаковке предприятия-изготовителя в части воздействия механических факторов соответствуют условиям Л по ГОСТ 23216-78; в части воздействия климатических факторов внешней среды — таким же, как условия хранения 5 по ГОСТ 15150 — 69.

Условия хранения двигателя соответствуют условиям I (отапливаемое хранилище), условиям 3 (неотапливаемое хранилище) и условиям 5 (навесы в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом) по ГОСТ 15150-69.

Эксплуатацию двигателей следует проводить в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации 1ДС.599.112 ТО.

В процессе хранения двигатель, вмонтированный в аппаратуру изделия, должен подвергаться проверке на функционирование не реже одного раза в год.

При проверке на функционирование двигатель работает при напряжении питания 27 В на холостом ходу или при номинальном вращающем моменте в течение одной минуты.

Изготовитель гарантирует качество двигателя при соблюдении режимов работы и условий эксплуатации. ОДС.515.151

Номинальное напряжение питания, В — 27 Номинальный вращающий момент, Нм — 1,76 Номинальная частота вращения, мин-1 — 8000 Потребляемый ток при номинальном вращающем моменте, А, не более — 78 Потребляемый ток при холостом ходе, А, не более — 17 Частота вращения при холостом ходе, мин-1, не более — 10900 КПД, % — 70 Момент инерции якоря, кгм2 — 8,310-4 Масса двигателя, кг, не более — 7

Двигатель в течение 5 мин допускает работу при номинальном вращающем моменте и напряжении питания, лежащем в пределах от 22 до 30 В. При этом в нормальных климатических условиях: частота вращения изменяется в пределах от 6100 до 9000 мин-1; потребляемый ток — не более 88 А.

Двигатель в течение 5 мин работы в выше указанном режиме допускает в течение 30 с работу при вращающем моменте 3,43 Нм. Параметры двигателя при этом не оговариваются.

Двигатель в течение 10 мин допускает работу при вращающем моменте 0,49 Нм, температуре 50°С и напряжении питания, лежащем в пределах от 22 до 30 В с последующей работой при пониженном атмосферном давлении; в течение 20 мин в нормальных климатических условиях с последующим охлаждением.

Частота вращения после работы в указанном режиме с последующим охлаждением и при последующей работе в течение 5 мин при номинальном вращающем моменте и напряжении питания 27 В — не менее 7000 мин-1.

Потребляемый ток в этих же условиях — не более 84 А.

Напряжение трогания при нижнем значении температуры и вращающем моменте 1,47 Нм — не более 8 В.

Напряжение трогания в нормальных климатических условиях при холостом ходе — не более 7 В.

Минимальная наработка двигателя при номинальном напряжении питания 60 ч, в том числе:

20 ч непрерывно при вращающем моменте 0,98 Нм;

40 ч в номинальном режиме, из них 6 ч при верхнем значении температуры и 6 ч при нижнем значении температуры.

Перерыв между включениями двигателя до полного охлаждения.

Минимальный срок службы двигателя — 10,5 лет.

Минимальный срок сохраняемости двигателя в отапливаемом хранилище — 10,5 лет, в том числе:

не более 1 года в упаковке предприятия-изготовителя;

не более 10,5 лет вмонтированным в аппаратуру изделия.

В пределах срока сохраняемости допускается хранение двигателя вмонтированным в аппаратуру защищенного изделия:

не более 5 лет в неотапливаемом хранилище;

не более 1 года под навесом.

Гарантийная наработка в пределах гарантийного срока эксплуатации — 60 ч.

Гарантийный срок эксплуатации — 10,5 лет.

Гарантийный срок хранения — 10,5 лет.

Точную информацию о товарах, ценах и наличии вы можете получить по запросу через электронную почту. Выставленный счет-договор является единственным информационным обязательством, все другие сведения могут содержать неточности. Мы затрачиваем все возможные силы для улучшения сервиса и благодарны тысячам юридических и частных лиц, воспользовавшимся нашими услугами, и сотням постоянных клиентов, которые продолжают с нами работать.

Каталог:

  • Выключатели, концевики, джойстики
  • Бесконтактные датчики
  • Реле, контакторы, автоматы
  • Маячки, колонны, сирены
  • Приводная техника
  • Разъемы и кабели
  • Трансформаторы, источники питания
  • Энкодеры, муфты
  • Автоматизация и измерение
  • Тиристоры, диоды, предохранители

Видео «Как добраться»:

Товарное предложение обновлено 16 сентября 2021 г. в 15:36

Современные крановые электроприводы

Для чего нужен крановый электропривод?

Основное назначение электропривода крана — регулирование скорости механизмов подъема и передвижения в некотором диапазоне. В первую очередь, тип электропривода зависит от физических принципов регулирования скорости конкретных видов двигателей.

На практике чаще всего применяются следующие двигатели:

  • электродвигатели постоянного тока
  • асинхронные электродвигатели с фазным ротором
  • асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

Двигатели постоянного тока получили широкое распространение на тяжелых металлургических производствах, в т.ч. на литейных кранах, из-за простоты устройства и принципов управления, практически линейных механических и регулировочных характеристик и, что наиболее важно, большого пускового момента. К недостаткам такого двигателя следует отнести дороговизну изготовления, опасность постоянного тока для человека, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.
Для питания крана постоянным током необходимо дополнительно устанавливать в цеху выпрямители трехфазного напряжения.
В настоящее время, новые краны с двигателями постоянного тока практически не изготавливаются.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором получили наибольшее распространение на кранах в советское время и популярны в наши дни. Двигатели данного типа применяются как для реконструкции, так и для новых грузоподъемных кранов. Двигатели с фазным ротором характеризуются большим начальным вращающим моментом, приблизительно постоянной скоростью при различных перегрузках и меньшим пусковым током по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором. К недостаткам данных двигателей стоит отнести их большие габариты и дороговизну изготовления и, аналогично двигателям постоянного тока, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.

Читать еще:  Горит лампочка неисправности двигателя на дастере

Способы управления скоростью вращения электродвигателей с фазным ротором

Существует множество разновидностей систем управления для двигателей с фазным ротором. Изменение скорости и момента таких двигателей достигается путем включения в цепь ротора дополнительных электрических устройств. В зависимости от требований к диапазону регулирования скорости могут применяться:

  • реостатные системы (по-другому: резистивные, с активными сопротивлениями)
  • дроссельные системы без регулирования скорости (мягкий пуск, по-другому: с реактивными сопротивлениями)
  • дроссельные системы с тиристорными регуляторами
  • и др.

В качестве коммутационного оборудования в цепях статора и ротора могут применяться:

  • силовые контакторы, пускатели, реверсоры (и другие механические устройства коммутации)
  • тиристоры (тиристорные ключи)
  • IGBT-транзисторы
  • гибридные системы

Сравнение систем управления для двигателей с фазным ротором
При сравнении различных систем управления важно правильно выделить количественные и качественные факторы и критерии их оценки. При выборе оборудования для кранов важно сравнить следующие факторы рассматриваемых систем:

  • стоимость оборудования, монтажа и ввода в эксплуатацию — первоначальные затраты на внедрение;
  • энергоэффективность оборудования — показатель, позволяющий в сумме с первоначальными затратами сравнить непосредственно деньги, т.е. окупаемость системы по отношению к конкурентным решениям в процессе эксплуатации;
  • заявленные и реальные допустимые условия эксплуатации (температура, запыленность, защищенность от проникновения пыли, периодичность обслуживания и т.п.);
  • заявленные характеристики управления механизмом крана и их реальная достижимость и др.

Помимо сравнения технических характеристик конкретного оборудования различных производителей, важно принять во внимание циклограмму работы в будущем проекте. Каждый способ регулирования скорости может оказаться наиболее выгоден экономически в некоторых применениях и должен быть оценен индивидуально в разрезе экономическая эффективность/качество управления. От правильного выбора способа регулирования скорости и необходимого оборудования на первых этапах проектирования зависит как первоначальная стоимость проекта, так и его полная стоимость владения за полное время эксплуатации крана.

Мы разрабатываем и производим современные системы управления для двигателей с фазным ротором под маркой ТЭДФ.
Ознакомиться с основными возможностями и техническими характеристиками можно в Каталоге тиристорных панелей.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мало применялись на кранах в советское время в силу технологической сложности регулирования скорости. Использование ограничивалось легкими тельферными подъемниками, кран-балками и прочими одно-, двухскоростными тихоходными механизмами. В остальных случаях заменить двигатели постоянного тока либо двигатели с фазным ротором в то время они не могли. Ситуация изменилась лишь с широким распространением и удешевлением преобразователей частоты. К достоинствам асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следует в первую очередь отнести отсутствие коллекторно-щёточных узлов, легкость конструкции и простоту ее изготовления, высокий КПД и cos φ по сравнению с двигателями с фазным ротором. Основные недостатки заключаются в большом пусковом токе (до 5-7 In) и сложном техническом оборудовании для регулирования скорости вращения.

Способы управления скоростью вращения электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Снижение цен на полупроводниковые приборы в конце 90-ых годов подтолкнуло краностроителей к переходу к современным системам управления. Начиная с 2000 года в СНГ на новых кранах стали всё чаще применяться системы на базе преобразователей частоты. Преобразователи частоты позволяют плавно изменять величину напряжения и частоту на клеммах двигателя, благодаря чему становится возможным управлять скоростью вращения двигателя, сохраняя номинальный момент во всем диапазоне регулирования. В качестве основных преимуществ систем на базе преобразователей частоты отмечаются следующие:

  • Глубина и плавность регулирования скорости (до 1:100)
  • Энергоэффективность по сравнению с СУ предыдущих поколений
  • Возможность работы в зоне ослабления поля двигателя
  • Простое изменение характеристик механизма крана через параметры привода
  • Удешевление двигателей, за счет применения короткозамкнутого ротора
  • Надежность, простота замены узлов привода и др.

При этом системы с преобразователями частоты обладают дополнительными ограничениями, которые необходимо принимать во внимание:

  • узкий температурный диапазон эксплуатации
  • высокая стоимость для больших мощностей
  • низкая степень защиты от пыли
  • слабая перегрузочная способность
  • высокий уровень квалификации наладчиков и эксплуатационного персонала
  • для диагностики во многих случаях требуется ноутбук
  • длительные сроки изготовления (наиболее актуально в случае выходов из строя)

Изготовление систем управления с применением преобразователей частоты — это всегда индивидуальный подход и проект для каждого отдельного крана.

Компания Двеста специализируется на производстве крановых систем управления с преобразователями частоты:

Нами реализовано более 100 различных проектов для новых кранов и реконструкций вводной мощностью до 800кВт.

Более детально с нашими знаниями, опытом и компетенциями можно ознакомиться в разделе Технические решения.

Электропривод постоянного тока с транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ» для шахтной подъемной машины

Традиционно электропривод редукторных шахтных подъемных машин (ШПМ) с приводными электродвигателями мощностью более 1250 кВт и всех безредукторных ШПМ строился на базе мощных электродвигателей постоянного тока. Управление мощными электродвигателями в ШПМ осуществлялось с помощью регулируемых генераторов постоянного тока (система Г-Д), либо с помощью управляемых тиристорных преобразователей постоянного тока (система ТП-Д).

Электропривод постоянного тока ШПМ по схеме Г-Д состоит минимум из трех электрических машин, соединенных последовательно (гонный синхронный электродвигатель — генератор постоянного тока – приводной электродвигатель), поэтому имеет низкий КПД и требует существенных затрат на обслуживание электрических машин.

Электропривод постоянного тока ШПМ с тиристорными преобразователями (ТП-Д) также имеет существенные недостатки:

— из питающей сети потребляется значительная реактивная мощность;

— входные токи тиристорного преобразователя частоты содержат высшие гармонические составляющие, отрицательно влияющие на питающую сеть и другие потребители;

— потребляемая реактивная мощность и высшие гармоники входного тока требуют установки более мощных согласующих трансформаторов, повышающих цену оборудования;

— для компенсации реактивной мощности и снижения отрицательного влияния высших гармоник входного тока требуется установка дорогостоящих фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ) и быстродействующих компенсаторов реактивной мощности (КРМ).

Наиболее остро проблема фильтрации гармоник тока и компенсации реактивной мощности в питающей ШПМ сети возникает при замене устаревших приводов постоянного тока по схеме Г-Д на электропривод постоянного тока с тиристорными преобразователями ТП-Д. Заменяемый электропривод по схеме Г-Д с гонным синхронным электродвигателем (СД) потребляет из сети только активную мощность при синусоидальном токе. Установка тиристорного преобразователя вместо синхронного электродвигателя (СД) и генератора постоянного тока (Г) приводит к существенному увеличению потребляемой из сети реактивной мощности, сопровождается значительным увеличением тока и искажениями формы тока и напряжения в питающей сети. Отрицательное влияние тиристорного преобразователя на сеть может потребовать существенных затрат на замену кабельного хозяйства, повышение мощности трансформаторов питающей подстанции, установку фильтрокомпенсирующих устройств и быстродействующих компенсаторов реактивной мощности.

Читать еще:  Блок плавного запуска асинхронного двигателя

ЗАО «ЭРАСИБ» разработало и предлагает к поставке для электропривода постоянного тока шахтных подъемных машин мощные рекуперативные транзисторные преобразователи постоянного тока типа «ЭПТОН-МТ», которые сохраняют все достоинства электропривода постоянного тока, но лишены недостатков электроприводов по схеме Г-Д и по схеме ТП-Д с тиристорными преобразователями.

Мощные транзисторные преобразователи постоянного тока «ЭПТОН-МТ» для электропривода ШПМ строятся путем организации одновременной работы нескольких каналов преобразования на общую нагрузку – якорь электродвигателя постоянного тока. Каждый канал преобразования содержит входной трехфазный «синусный» фильтр, входной трехфазный транзисторный инвертор напряжения (активный выпрямитель) с синусоидальной ШИМ, промежуточное звено постоянного тока с накопительным конденсатором (НК), выходной транзисторный широтно-импульсный регулятор по схеме Н-моста и выходной реактор для сглаживания пульсаций тока (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема силовых цепей транзисторного преобразователя «ЭПТОН-МТ-875»

Входной активный выпрямитель с синусоидальной ШИМ преобразует переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора в постоянное напряжение на накопительном конденсаторе. Входной трехфазный «синусный» фильтр не пропускает высокочастотные пульсации ШИМ в питающую сеть. Выходной широтно-импульсный регулятор преобразует постоянное напряжение НК в регулируемое напряжение якоря электродвигателя за счет широтно-импульсного регулирования на высокой несущей частоте. Выходные реакторы сглаживают пульсации выходного тока ШИР-регуляторов. Входная цепь каждого канала преобразования подключается к отдельной трехфазной обмотке силового согласующего трансформатора. Цифровая микропроцессорная система управления обеспечивает равномерное распределение тока якоря электродвигателя между каналами преобразования, регулирование скорости электродвигателя и защиту преобразователя и электродвигателя.

Входные силовые фильтры и активные выпрямители с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией обеспечивают синусоидальный ток в питающей сети без дополнительных ФКУ.

За счет входных активных выпрямителей и выходных широтно-импульсных регуляторов с накопительными конденсаторами (НК) из питающей сети потребляется только активная мощность во всем диапазоне регулирования скорости электродвигателя постоянного тока, что не требует установки дополнительных компенсаторов реактивной мощности.

На рисунке 2 представлены осциллограммы токов в питающей сети (верхний график) при работе двух электроприводов постоянного тока: с 12-ти пульсным тиристорным преобразователем (красная линия) и транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ» (черная линия) при скорости двигателя постоянного тока 0,5 номинальной и одинаковых моментах сопротивления нагрузки.

Рисунок 2. Осциллограммы токов и напряжения сети с тиристорным и транзисторным ПЧ

На нижнем графике рисунка 2 показана фазная ЭДС (черная линия) и напряжение фазы питающей сети при работе транзисторного преобразователя «ЭПТОН-МТ». Осциллограммы получены на расчетной имитационной модели электропривода постоянного тока мощностью 5000 кВт. Анализ осциллограмм показывает, что входной ток тиристорного преобразователя (верхний график, красная линия) существенно больше, содержит высшие гармонические составляющие и сдвинут относительно ЭДС сети в сторону отставания за счет значительной реактивной составляющей, что отрицательно влияет на сеть и других потребителей. Существенно меньшее значение тока в сети при работе преобразователя «ЭПТОН-МТ» (верхний график, черная линия) по сравнению с работой тиристорного преобразователя за счет потребления транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ» только активной мощности из питающей сети. Входной ток транзисторного преобразователя «ЭПТОН-МТ» имеет близкую к синусоидальной форму и совпадает по фазе с напряжением сети без применения дополнительных ФКУ и КРМ.

На рисунке 3 показана однолинейная структурная схема однодвигательного электропривода постоянного тока безредукторной ШПМ с транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ.

Рисунок 3. Однолинейная структурная схема электропривода с преобразователем «ЭПТОН-МТ»

Электропривод постоянного тока ШПМ (рисунок 3) содержит приводной электродвигатель постоянного тока (Д) с электромагнитным возбуждением, транзисторный преобразователь постоянного тока типа «ЭПТОН-МТ», питающий цепь якоря электродвигателя, силовой согласующий многообмоточный трансформатор (Тр1), возбудитель электродвигателя с 6-ти пульсным тиристорным выпрямителем типа «ЭПТОН-М», согласующим трансформатором (Тр2) и автоматическим выключателем QF, линейный контактор (ЛК), автомат главного тока (АГТ), высоковольтный разъединитель (ВР). Для защиты силовых цепей от короткого замыкания используются быстродействующие предохранители (во входных цепях «ЭПТОН-МТ») и автоматический выключатель в цепи якоря электродвигателя (АГТ). Для отключения якорной цепи в аварийных режимах работы и при простоях ШПМ используется линейный контактор (ЛК). Управление преобразователем «ЭПТОН-МТ» осуществляется цифровой микропроцессорной системой управления по командам из системы автоматического управления и контроля подъемной машиной.

Электропривод ШПМ с приводным электродвигателем постоянного тока и транзисторным преобразователем «ЭПТОН-МТ» (рисунок 3) имеет высокий КПД, потребляет из сети только активную мощность при синусоидальном входном токе за счет активных входных выпрямителей с синусоидальной ШИМ и входных силовых фильтров, входящих в состав транзисторного ПЧ, позволяет изменять направление вращения вала электродвигателей без дополнительного контакторного оборудования за счет широтно-импульсного регулирования по цепи якоря. Регулируемый электропривод обеспечивает надежную работу в режимах «Груз», «Люди», «Ревизия», «Оборудование» и обеспечивает выполнение всех требований по разгону, движению, торможению и остановке сосудов ШПМ по заданной тахограмме движения.

В Таблице представлены параметры ряда транзисторных преобразователей «ЭПТОН-МТ», разработанных для электропривода ШПМ. Все преобразователи ряда рассчитаны на номинальное выходное напряжение 930В. Преобразователи выдерживают длительно номинальный ток нагрузки и в течение 30 секунд максимальный ток нагрузки. Конструктивно преобразователи «ЭПТОН-МТ» выполняются в виде шкафов с односторонним обслуживанием со степенью защиты от IP21до IP54. Охлаждение преобразователей принудительное воздушное.

На рисунке 4 для сравнения приведены расчетные зависимости мощности, потребляемой из сети транзисторным преобразователем постоянного тока типа «ЭПТОН-МТ-3350» и тиристорным преобразователем типа «ЭПТОН-М-4000» при подъеме груза скиповой ШПМ с приводным электродвигателем постоянного тока мощностью 3000 кВт (напряжение якоря 930В, номинальные обороты 42 об/мин). Зависимости получены на расчетной модели скиповой многоканатной безредукторной шахтной подъемной машины ЦШН 5х4 скипо-клетевого ствола СКС Корбалихинского рудника ОАО «Сибирь-Полиметаллы».

Рисунок 4. Зависимости потребляемой мощности электроприводом при подъеме скипа

Анализ приведенных зависимостей (графики 2 и 3 на рисунке 4) показывает значительное снижение потребляемой из сети мощности при использовании транзисторного преобразователя «ЭПТОН-МТ-3550» по сравнению с тиристорным преобразователем, применение которого требует установки дополнительного оборудования (ФКУ и КРМ), снижающего отрицательное влияние на питающую сеть.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector