Пронин М.В., Воронцов А.Г., Калачиков П.Н., Емельянов А.П. Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Подождите немного. Документ загружается.

Пронин М. В., Воронцов А. Г.,

Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Электроприводы и системы

с электрическими машинами

и полупроводниковыми преобразователями

(моделирование, расчет, применение)

Под редакцией Крутякова Е. А.

«Силовые машины» «Электросила»

Санкт-Петербург

2004 год

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

УДК 621.314.24: 621.382.233.026

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П. Электроприводы

и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями (модели-

рование, расчет, применение). Под редакцией Крутякова Е. А. Санкт-Петербург, «Силовые

машины» «Электросила», 2004 г. 252 с. с илл.

В книге описаны методология и методики моделирования машинно

-вентильных сис-

тем, используемые на «Электросиле». Приведены математические модели синхронных и

асинхронных машин с одной и несколькими трехфазными обмотками. Рассмотрены способы

учета насыщения стали и вытеснения тока в моделях машин. Описаны математические моде-

ли тиристорных и транзисторных полупроводниковых преобразователей, модели электро-

приводов. Приведены расчеты режимов работы электрических машин, преобразователей и

систем с машинами и преобразователями. Выполнено сравнение результатов расчетов и экс-

периментов. Описаны примеры использования продукции «Электросилы» в электроэнерге-

тике, в промышленности, на транспорте. Рассмотрены современные способы управления

приводами с полупроводниковыми преобразователями и асинхронными двигателями.

Книга адресована специалистам в области проектирования, разработки и эксплуата-

ции электроприводов. Она может быть полезна также

аспирантам и студентам ВУЗов соот-

ветствующих специальностей.

Замечания по содержанию книги можно присылать по адресу:

elsila@elsila.spb.ru

Информацию по продукции филиала ОАО «Силовые машины» «Электросила» можно

получить по адресу:

www.power-m.ru

Рецензенты:

д. т. н., проф., зав. каф. электротехники и электромеханики Санкт-Петербургского

Горного института Козярук А. Е.;

засл. деятель науки, д. т. н., проф., каф. РАПС Санкт-Петербургского электротехни-

ческого университета Коськин Ю. П.

Печатается по рекомендации научно-технического совета

филиала ОАО «Силовые машины» «Электросила» в Санкт-Петербурге

ISBN 5-98617-002-4

Пронин М. В., Воронцов А. Г., 2004

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

От авторов

Пронин

Михаил Васильевич

Воронцов

Алексей Геннадьевич

Калачиков

Павел Николаевич

Основное содержание книги – обобщение опыта авторов в об-

ласти математического моделирования и расчета систем, содержа-

щих электрические машины и полупроводниковые преобразователи.

Являясь сотрудниками «Электросилы» и Санкт-Петербургского гор-

ного института, авторы не претендуют на полное освещение дости-

жений этих организаций в указанной области, однако надеются, что

их опыт работы может быть

полезен многим специалистам по элек-

троприводу, инженерам, преподавателям, аспирантам, студентам.

Работы по моделированию и расчету электрических систем ведутся

авторами многие годы, даже десятилетия, и связаны с проектирова-

нием и производством электрических установок на «Электросиле», с

испытаниями и экспериментальными исследованиями, с оценками

целесообразности и перспектив разработки и изготовления электро-

оборудования. Имеет

значение также то, что на «Электросиле» ос-

новные комплектующие элементы электроприводов и систем (элек-

трические машины и полупроводниковые преобразователи) обычно

являются изделиями собственной разработки. Завод осуществляет

комплектные поставки электрооборудования через ОАО «Силовые

машины». Это побуждает разработчиков систем комплексно подхо-

дить к постановке задач моделирования и расчета электроустановок,

осуществлять их анализ в

целом с учетом свойств самих установок,

параметров источников питания и нагрузок.

Во введении авторы попытались дать общую характеристику

разработок «Электросилы» по электроприводу. Однако все работы

рассмотреть невозможно, указать всех участников проектов нельзя.

Поэтому описаны лишь некоторые электроустановки, названы неко-

торые исполнители проектов. Значительная часть книги посвящена

подробному описанию тех разработанных

и большей частью изго-

товленных электроприводов и систем, по которым авторы создали

математические модели, выполняли расчеты и исследования.

Авторы выражают благодарность:

− руководству филиала ОАО «Силовые машины» «Электро-

сила» за организацию выпуска книги и внимание к данному вопросу;

− главному конструктору по электроприводу Дробкину Бо-

рису Захаровичу за организацию работ по моделированию

и иссле-

дованию электроприводов, ценные рекомендации и замечания;

− главному конструктору электрических машин переменного

тока Дримановичу Леониду Ивановичу за организацию работ в об-

ласти проектирования и исследования регулируемых электрических

машин переменного тока;

− заместителям главного конструктора по электроприводу

к.т.н. Вологину Николаю Александровичу и Лазаревскому Борису

Николаевичу за помощь в

подготовке материалов для книги;

− к.т.н. Крутякову Евгению Александровичу за помощь при

выполнении работ по моделированию электроприводов и за редак-

тирование книги;

− рецензентам д.т.н., проф. Козяруку Анатолию Евтихиеви-

чу и д.т.н., проф. Коськину Юрию Павловичу за ценные рекоменда-

Емельянов

Алек

ции и замечания по содержанию книги.

й форме влияли на ре-

зультаты работы.

сандр Петрович

Авторы

признательны многим специалистам, которые в разные

годы с ними сотрудничали и в той или ино

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….……………………7

ГЛАВА 1 МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МАШИННО-

ВЕНТИЛЬНЫХ СИСТЕМ

................................................................................. 22

§ 1.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ

....................................................................................... 22

§ 1.2 МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО

ВЗАИМОСВЯЗАННЫМ ПОДСИСТЕМАМ

, АЛГОРИТМ РАСЧЕТА, СПОСОБЫ

РАЗДЕЛЕНИЯ СИСТЕМ НА ЧАСТИ

............................................................................. 24

§ 1.3 ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ИТЕРАЦИОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

ПРОЦЕССОВ

............................................................................................................ 31

§ 1.4 МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ СХЕМ ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ

СТРУКТУРЕ

. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА........................................................................... 32

§ 1.5 РЕШЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ ........................................................ 34

ГЛАВА 2 СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ .............................................................................. 37

§ 2.1 ТРЕХФАЗНАЯ СИНХРОННАЯ МАШИНА .................................................................... 37

§ 2.2 СИНХРОННАЯ МАШИНА С ПРОИЗВОЛЬНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ТРЕХФАЗНЫХ

ОБМОТОК

................................................................................................................ 39

§ 2.3 ПРИВЕДЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ К СТАТОРУ .......................... 42

§ 2.4 УЧЕТ ВЫТЕСНЕНИЯ ТОКА В ДЕМПФЕРНОЙ СИСТЕМЕ .............................................. 43

§ 2.5 МАШИНА С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ .............................................................. 45

§ 2.6 УЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ПОЛЮСОВ РОТОРА В МОДЕЛЯХ МАШИН................................... 46

§ 2.7 УЧЕТ НАСЫЩЕНИЯ СТАЛИ В МОДЕЛЯХ СИНХРОННЫХ МАШИН .............................. 46

§ 2.8 УЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В СИНХРОННЫХ МАШИНАХ ............................................... 48

§ 2.9 СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ СО СВЕРХПЕРЕХОДНЫМИ ЭДС .............................................. 48

§ 2.10 СИСТЕМА ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦ ..................................................................... 50

§ 2.11 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ГС-2500-6,3.......................................................... 50

§ 2.12 ПРЯМОЙ ПУСК ТРЕХФАЗНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СД-800-6

ПРИВОДА ЭКСКАВАТОРА ........................................................................................ 56

§ 2.13 ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ШЕСТИФАЗНОЙ СИНХРОННОЙ

МАШИНЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ПР-50 ...................................................................... 58

ГЛАВА 3 АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ ........................................................................... 60

§ 3.1 ТРЕХФАЗНАЯ АСИНХРОННАЯ МАШИНА С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ ............ 60

§ 3.2 АСИНХРОННАЯ МАШИНА С ПРОИЗВОЛЬНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ТРЕХФАЗНЫХ

ОБМОТОК И КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

.......................................................... 62

§ 3.3 АСИНХРОННАЯ МАШИНА С ФАЗНЫМ РОТОРОМ ...................................................... 65

§ 3.4 УЧЕТ НАСЫЩЕНИЯ СТАЛИ В АСИНХРОННЫХ МАШИНАХ........................................ 68

§ 3.5 УЧЕТ ВЫТЕСНЕНИЯ ТОКА В РОТОРЕ........................................................................ 69

§ 3.6 ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТАД41 ........................................... 71

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

§ 3.7 ХАРАКТЕРИСТИКИ ШЕСТИФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ АДВ-90 ...................................... 73

ГЛАВА 4 ТИРИСТОРНЫЕ И ДИОДНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ................................ 78

§ 4.1 ТРЕХФАЗНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ МОСТОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ................................. 78

§ 4.2 ТИРИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ....................................... 88

§ 4.3 ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

...................................................................................................................... 93

§ 4.4 12-ПУЛЬСНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ

ТРЕХФАЗНЫХ МОСТОВ

............................................................................................ 99

§ 4.5 12-ПУЛЬСНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ

ТРЕХФАЗНЫХ МОСТОВ

.......................................................................................... 105

§ 4.6 РАСЧЕТ ИСКАЖЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ ПРИ ПИТАНИИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

....................................................... 111

ГЛАВА 5 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ПОЛНОСТЬЮ УПРАВЛЯЕМЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ

....................................................... 116

§ 5.1 ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР........................................................... 116

§ 5.2 МНОГОТАКТНЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИНВЕРТОР С LC-ФИЛЬТРОМ

ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

................................................................................... 123

§ 5.3 ДВУХУРОВНЕВЫЙ ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СО

ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

............................................................................... 128

§ 5.4 ТРЕХУРОВНЕВЫЙ ИНВЕРТОР НАПРЯЖЕНИЯ .......................................................... 133

§ 5.5 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ

ИНВЕРТОРОВ В ФАЗАХ НАГРУЗКИ

......................................................................... 138

§ 5.6 РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ НА ТРАНЗИСТОРАХ

IGBT. УТОЧНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАСЧЕТОВ ........................................... 148

ГЛАВА 6 ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ С СИНХРОННЫМИ МАШИНАМИ

.......................................... 152

§ 6.1 ЧАСТОТНЫЙ ПУСК ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ В ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВКАХ .............. 152

§ 6.2 ПРИВОДЫ РУДОРАЗМОЛЬНЫХ МЕЛЬНИЦ............................................................... 165

§ 6.3 ПРИВОДЫ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ШАХТ ............................ 172

§ 6.4 МАШИННО-ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПР-50 ДЛЯ СОБСТВЕННЫХ

НУЖД ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ

....................................................................................... 182

§ 6.5 МАШИННО-ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ВАГОНОВ-

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ПОЕЗДА «АВРОРА» ................................................................. 190

§ 6.6 НАЛАДКА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ

МОДЕЛЕЙ

.............................................................................................................. 194

ГЛАВА 7 ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С АСИНХРОННЫМИ МАШИНАМИ ..................... 196

§ 7.1 ПУСК КОРОТКОЗАМКНУТЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЧЕРЕЗ

ТИРИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

........................................................... 196

§ 7.2 ПРИВОД НАСОСА С ТРАНЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

ТПЧ-250-380 ....................................................................................................... 199

§ 7.3 ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРИВОДЫ БУРОВОГО СТАНКА ................................................... 202

§ 7.4 ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРИВОДЫ ШАХТНОГО ВАГОНА.................................................. 209

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

§ 7.5 ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ПОСТОЯННО-ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ

ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

.....................................................................214

§ 7.6 СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С

АСИНХРОННЫМИ ГЕНЕРАТОРОМ И ДВИГАТЕЛЕМ

...................................................218

ГЛАВА 8 МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ С

АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

............................................................220

§ 8.1 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В СИСТЕМАХ

УПРАВЛЕНИЯ

.........................................................................................................220

§ 8.2 ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ......................................223

§ 8.3 ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ......................................226

§ 8.4 ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ В

ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С МНОГОУРОВНЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

..............230

§ 8.5 ПРЯМОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОМЕНТОМ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В

ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ДВУХУРОВНЕВЫМ ИНВЕРТОРОМ

............................................233

§ 8.6 ПРОСТРАНСТВЕННО-ВЕКТОРНАЯ МОДУЛЯЦИЯ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С

АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И ДВУХУРОВНЕВЫМ ИНВЕРТОРОМ

.........................242

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………………………………247

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Введение

В 1898 г. в

России было обра-

зовано Акционерное

общество русских

электротехнических

заводов «Сименс-

Гальске». Его ос-

новным производст-

вом в Санкт-

Петербурге был за-

вод электрических аппаратов на Васильевском острове. Территория, на которой теперь рас-

полагается завод «Электросила» (это название было дано ему в 1920 г.), стала осваиваться в

1911 г. На

этой территории было размещено производство электрических машин, трансфор-

маторов и другого сильноточного оборудования. В настоящее время «Электросила» входит в

состав кон

церна «Силовые машины», который включает в себя также Ленинградский метал-

лическ

трические машины «Электросилы»

эксплуатируются на п

управления и электрические ма-

шины).

в о т

ий завод, Завод турбинных лопаток и другие предприятия.

Основной продукцией «Электросилы» были и остаются турбогенераторы и гидроге-

нераторы. К настоящему времени

на заводе изготовлены более 1530 турбогенераторов. Из

них более 450 машин общей мощностью свыше 50 млн. кВт изготовлены на экспорт. Мощ-

ность отдельных изготовленных машин достигает 1200 МВт. Изготовлено также более 600

гидрогенераторов общей мощностью 65 млн. кВт (9 % всей установленной мощности ГЭС в

мире). 40 гидрогенераторов общей мощностью 17,2 млн. кВт изготовлены на экспорт. Элек

яти континентах в 87 странах.

Большую долю продукции завода

составляют двигатели и генераторы пере-

менного и постоянного тока для электро-

приводов, аппаратура управления, систе-

мы возбуждения электрических машин. В

2004 году в плане товарного выпуска

«Электросилы» продукция по турбогене-

раторам составляет 42 % (с учетом выпол-

нения резервных узлов), по гидрогенера-

торам

22 %, по электроприводу 21 % (ап-

паратура

В области электропривода одной из

значительных работ, выполненных на

«Электросиле», явилось создание гребной

электрической установки атомного ледо-

кола «Арктика». На момент ввода ледоко-

ла в эксплуатацию (в 1972 г.) это была са-

мая мощная в мире гребная электрическая

установка с полупроводниковыми преоб

разователями – 54 МВт. В ней были реали-

зованы новые для того времени техниче-

ские решения, применены новые устрой-

ства. В частности, было использовано

6-контурное преобразование переменного

тока постоянный, что позволил отказаться от генераторов постоянного ока и использо-

вать синхронные генераторы. Была применена 12-пульсная схема преобразования перемен-

ного напряжения в постоянное

, которая позволила уменьшить потери энергии в генераторах

Атомный ледокол «Арктика»

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

и ограничить пульсации токов и напряжений двигателей [51]. Были разработаны и примене-

ны шестифазные синхронные генераторы типа ТК-9-4 мощностью по 9 МВт, которые обла-

дают рядом преимуществ по сравнению с трехфазными машинами [15]. В контурах главного

тока были использованы полупроводниковые выпрямители типа ВУКЭП-9000-1000 на пол-

ную мощность установки. Были разработаны двухякорные гребные электродвигатели посто

янного тока предельной мощности типа 2МП17600-130 (17,6 МВт, 130 об/мин, 1000 В). Дви-

гатели обеспечивают нагрузки по вращающему моменту гребных винтов 170 % и работают

при увеличении частоты вращения до 185 об/мин. В гребной установке использованы нере-

версивные тиристорные системы возбуждения типа ВАКС-150-330 для генераторов и ревер-

сивные тиристорные системы возбуждения типа ВАКСР-150-330 для

двигателей. На «Элек-

тросиле» были разработаны также

аппаратам [81]

выдерж

), но и

как авт

ого

констр

Ледокол «Арктика» круглогодично о

е ь

Г у

ны

время д

ледоколах,

участвовал в ходовых и ледовых испыта-

ниях в общей сложности около 2 лет.

система управления установкой и пульты управления.

Руководил разработкой гребной электрической установки

нового атомного ледокола начальник отдела электропривода и

главный конструктор к. т. н. Л. А. Родштейн. Он был известным

специалистом не только по электроприводу, но и по электриче-

ским аппаратам. Его учебник по электрическим

ал 4 издания в СССР, издан за рубежом.

Синхронные генераторы ТК-9-4 разрабатывались под ру-

ководством главного конструктора турбогенераторов д. т. н. Ху-

торецкого Г. М. [15], который известен не только как разработчик

турбогенераторов предельной мощности (1000 МВт и выше

ор известных книг по электрическим машинам [30].

Гребные двигатели постоянного тока

предельной мощно-

сти 2МП17600-130 разрабатывались под руководством главн

уктора по машинам постоянного тока В. М. Миничева.

существлял проводку

транспортных судов

на трассах Северного

морского пути с вы-

полнением всех ви-

дов л докол ных ра-

бот. Е о гребные

винт фрезеровали

лед толщиной до

2,5 м. ребная ста-

новка могла дл -

тельно работать с

полной мощностью,

осуществлять 30 и

более реверсов греб-

ных винтов в час. В

целом проект был

признан удач м и в

дальнейшем были

построены другие

подобные ледоколы:

«Сибирь», «Россия»,

«Советский Союз», «Ямал». Один из ледоколов этой серии «50 лет Победы» в настоящее

Родштейн

Лев Абрамович

Атомный ледокол «Сибирь»

остраивается в Санкт-Петербурге на Балтийском судостроительном

заводе.

Следует отметить, что в период создания ледоколов специалисты «Электросилы»

осуществляли не только разработку и изготовление оборудования гребных установок, но на

нескольких первых ледоколах обеспечивали наладку систем, участвовали в ходовых и ледо-

вых испытаниях. Например, один из авторов данной книги, Пронин М.В., занимался налад-

кой оборудования непосредственно на

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Еще одной заметной вехой в развитии электропривода на «Электросиле» явилось соз-

дание гребной электрической установки судна-снабженца ледового класса «Витус Беринг».

Судно ледового класса «Витус Беринг»

Руководил проектированием гребной электрической ус-

тановки А. Е. Козярук, в то время он был кандидатом техниче-

ским наук. Одновременно он выполнял и научные исследова-

ния, в частности, осуществлял разработку и внедрение в прак-

тику проектирования методов расчета на основе математическо-

го моделирования систем [50]. В настоящее время он доктор

технических наук, профессор

, заведующий кафедрой электро-

техники и электромеханики Санкт-Петербургского Горного ин-

ститута.

Первое судно-снабженец введено в эксплуатацию в

1986 г. Гребная электрическая установка выполнена с двумя ди-

зель-генераторами мощностью по 5300 кВт, с диодными выпря-

мителями и двухякорным двигателем постоянного тока мощно-

стью около 10 МВт, работающим на один гребной винт. Греб

ной привод отличался высокой степенью автоматизации. Впер-

вые в отечественной практике была реализована замкнутая сис-

тема управления с переменной структурой, обеспечивающая режимы поддержания скорости

движения или мощности в зависимости от задания скорости вращения гребного винта, что

привело к существенному экономическому эффекту [45], [47]. Дистанционное управление

осуществлялось главными избирательными переключателями посредством силового шагово-

го электропривода. Все логические операции по управлению, блокировкам, контролю, защи-

те и сигнализации ГЭУ были реализованы на новой для того времени элементной базе – ло-

гических интегральных микросхемах. По уровню автоматизации и управления гребным

электроприводом технические решения являются актуальными и на сегодняшний день. На-

ладка электрооборудования судна «Витус Беринг» осуществлялась также с

участием специа-

листов «Электросилы». Судно «Витус Беринг» участвовало в экспедиции к Антарктиде. Все-

го построено пять судов этого класса. Они успешно эксплуатируются и в настоящее время.

Козярук

Анатолий Евтихиевич

Другая разработка того времени – комплект электроприводов экскаватора ЭКГ-20. В

разработке участвовали специалисты «Электросилы» и ВНИИэлектромаш. Экскаватор вве-

ден в эксплуатацию в 1984 г. на карьере

АО «Якутуголь» (г. Нерюнгри). Это был первый

экскаватор отечественного производства с тиристорными электроприводами.

В 1981 году в СССР была разработана комплексная научно-техническая программа

«Создание и внедрение технологических процессов и технических средств для поиска, раз-

работки и промышленного освоения нефтяных и газовых месторождений континентального

шельфа СССР». Планировалось освоение шельфа Каспийского моря,

Дальнего Востока и Се-

верных морей. В соответствии с этой программой на «Электросиле» осуществлялись разра-

ботка и изготовление электрооборудования для самоподъемных буровых установок СПБУ-

6000/50 и для полупогружных буровых установок ППБУ6000/200 (Астраханское производст-

венное судостроительное объединение и Выборгский судостроительный завод).

Пронин М. В., Воронцов А. Г., Калачиков П. Н., Емельянов А. П.

Буровая платформа ППБУ-6000/200 предна-

значена для бурения на глубину до 6000 м при глуби-

нах моря до 200 м. Платформа рассчитана для работы

в условиях северных морей. Система позиционирова-

ния обеспечивает нормальную работу при штормах до

шести баллов. Всего было изготовлено 7 буровых

платформ этого типа.

Плаву овка чая буровая устан

ППБУ-6000/200

На «Электросиле» для буровых установок бы-

ли разработаны

дизель-генераторы, двигатели посто-

янного тока. На последних установках ППБУ 6000/200

впервые в отечественном судостроении была реализо-

вана единая электроэнергетическая система на напря-

жение 690 В, для которой «Электросила» разработала

и изготовила генераторы ГСС-2000, двигатели, ком-

плектные тиристорные преобразователи КТУ-1000.

Особый интерес представляет электропривод

систем позиционирования на точке бурения полупо-

гружной буровой

платформы ППБУ 6000/200 (система

якорной стабилизации).

Электропривод якорных лебедок систем пози-

ционирования впервые на «Электросиле» был выпол-

нен по классической схеме с двигателем постоянного

тока, тиристорным преобразователем в якорной цепи

и тиристорным возбудителем. Комплектная система

электропривода КСЭЯЛ-1 включает в себя четыре

двигателя ДРБ-13-ОМ1, два нереверсивных тиристор-

ных преобразователя ТВ8-2500/1050Н-IУ

4, щит

управления и регулирования ШУМ-29. В щите разме-

щены тиристорные возбудители, силовые переключа-

тели, система управления, система автоматического

а о

и рекуперативного) в зависимости от

ре-

р л е

водов лебедок непосредственно на бу-

ровых платформах руководил А. Е. Козярук. Созда

ние, испытания, а также эксплуатация семи комплек-

тов электроприводов системы позиционирования бу-

ровых платформ в самых разных географических и

геологических условиях показали надежность и эф-

фективность работы электрооборудования. Опробо-

ванные технические решения могут быть использова-

ны на современном этапе при создании новых техни-

ческих средств освоения шельфа, например, Штокма-

новского

месторождения.

регулирования [46].

Система регулирования привода лебедок двух-

зонная по структуре подчиненного регулирования с

использованием нал говых регуляторов на операци-

онных усилителях. Особеннос ью системы является

использование комбинированного торможения (дина-

мического

Лебедка ЛЯЭС-1

с двигателем ДРБ-13-ОМ1

Щит управления и регулирования

ШУМ-29

жима аботы еб дки и электроэнергетической уста-

новки. Данное техническое решение защищено автор-

ским свидетельством [49] и в настоящее время пред-

полагается к использованию в электроприводе лебед-

ки подъема наземных буровых установок.

Работами по проектированию и вводу в экс-

плуатацию при