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.

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Ток во

мотки

статора

збуждения холостого хода 640 А. Мощность возбуждения холостого хода 38,5 кВт.

Индуктивность нулевой последовательности 0,073 о.е., индуктивность рассеяния об

0,13 о.е., индуктивность намагничивания по продольной оси 2,14 о.е., индуктивность

рассеяния обмотки возбуждения 0,06 о.е., индуктивность рассеяния демпферной обмотки по

продольной оси 0,01 о.е., индуктивность рассеяния демпферной обмотки по поперечной оси

0,024

о.е., активное сопротивление фазы обмотки статора 0,00049 о.е., активные сопротивле-

ния демпферных обмоток по продольной и поперечной осям 0,0091 о.е. Характеристика хо-

лостого хода турбогенератора приведена в табл.

6.1.2.

Таблица 6.1.2 Характеристика холостого хода турбогенератора ТФГ-160

, A 0 400 640 900 1200

U, В 0 11800 15700 18100 19800

Моменты инерции вращающихся масс генератора 9700 кгм

, турбины 4970 кгм

Суммарный момент инерции агрегата 14670 кгм

М зажи-

гания турбин сле з иган би создает вр и нт ент сопро-

тивления на ожн пред ка сть иче мо пропорционального

квадрату час вращения) и ента щени озда ого т ной и указанных

услови

атора ТФГ-160

омент сопротивления на валу пропорционален квадрату частоты вращения до

ы. По

валу м

аж

о о

ия тур

елять

ны она

к разно

ащающ

ского

й моме

мента (

, и мом

стат

тоты мом вра я, с ваем урби . Пр

ях момент сопротивления на валу M

может быть задан таблицей 6.1.3.

Таблица 6.1.3 Момент сопротивления на валу турбогенер

Сплайн 1 Сплайн 2

n, % 0 0,05 0,1 0,5 0,7 0,15 0,2 0,22 0,22 0,3 0,4

,% 0 0,002 0,005 ,01 0 0,0 ,012 02 1 -0,0450 0,018 ,02 2 0 0,0 -0,0

Тири ск тро ПУ т н ьн ное одное на-

пряжен

переход на естественную коммутацию, – 5 %. За-

данный угол запаса инвертора 27 эл. град. в зоне естественной коммутации.

При . На

рис.

6.1.1

ления в

бра ы, токи

фаз тур

турб -

магнитн

и турбо

П враще-

ния рот ерто линей-

но с опр и илей л управ-

ления α

выпрями увеличивается до макс устимого зна ь выпря-

митель переводит режим. При ямленный то

тся до 0.

После бестоково зы выпрямитель перевод жим стабили ленного

тока. При этом у равления выпрямителя енно уменьш имально-

го значения, обеспечивая быстрое увеличение енного тока д уровня.

сторное пу овое ус йство -6 имее оминал ое вход и вых

ие 6 кВ. Предельно допустимый выпрямленный ток 1200 А. Предельно допустимый

фазный ток 1000 А. Сглаживающий дроссель имеет индуктивность 30 мГн при номинальном

токе 600 А. Индуктивность сохраняется до двойного тока. Активное сопротивление сглажи-

вающего дросселя 0,0014 Ом. Токоограничивающий реактор на входе пускового устройства

имеет сопротивление 0,5 Ом

в каждой фазе. Питание пускового устройства осуществляется

от сети собственных нужд электростанции, которая создается трансформатором мощностью

12500 кВА. Максимальное напряжение возбуждения равно 390 В. Минимальное напряжение

возбуждения –390 В. Ограничение тока возбуждения в режимах пуска 1000 А. Длительность

определения начального положения ротора 2,3 c. Длительность форсировки возбуждения пе-

ред пуском 12,8 с. Максимальный угол управления выпрямителя 145 эл

. град. Длительность

бестоковых пауз при работе в зоне искусственной коммутации 0,0008 с. Частота вращения

генератора, при которой осуществляется

указанных параметрах выполнен расчет процесса пуска турбогенератора

6 представлено начало процесса пуска агрегата, а именно трогание с места и работа

зоне искусственной коммутации при заданном ограничении ускорения ротора 2 рад./c

Пуск рассчитан с помощью описанной модели системы. На рисунке изображены углы управ-

ыпрямителя α

и инвертора α , выпрямле

в и

нный ток i

прео

яже я

зователя частот

электро

богенератора i

, i

, напр

ый вращающий момент M

ние u

и ток i

возбуждени

частот ротора

огенератора,

ген

а вращения n

е искусств

ератора.

три расчете процесса задано, что в зон енной комму

ота нв

тации часто а

яора и, следовательно, част

еделенным . Пр

переключения вентилей и

каждом ии вент

ра изменяютс

инв ускорением переключен

им

ертора уго

теля ально доп чения, то ест

ся в инверторный этом выпр к i

уменьшае

й пау ится в ре зации выпрям

агол уп кратковрем

выпрямл

ется до мин

о заданного

161

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

Угол уп скусственной коммутации равен значению,

в частно кл а форм ые токи

турбоге альные состав еменной

частоты системе генерат итный по-

ток, кот той. Возбужден турбоге-

нератор

аимодействия двух маг-

нитных

действием кото движется

со скор ия турбогенератора ста на задан-

ном уро

ение возбуждения u

равления α инвертора в зоне и

сти, 150 эл ад. При пере

заданному

. гр ючении в верторентилей ин

ид

ируются фазн

л ернератора, которые содержат основные синусо яющие п

. Эти составляющие токов создают в магнитной ора магн

орый вращается с заданной изменяющейся часто

вз

ный ротор

а также создает

магнитный поток. В результате указанных

потоков создается вращающий момент М

эм

, под рого ротор

остью n. При этом регулятор возбужден

апряж

билизирует

вне ток возбуждения i

, изменяя н

Рис.6.1.16 Пуск турбогенератора ТФГ-160. Зона искусственной коммутации

Как видно из рис.6.1.16, ротор турбогенератора в зоне искусственной коммутации

разгоняется неравномерно. Существуют колебания ротора относительно заданной частоты

ия, которые отмечались также другими авторами [13]. Размах колебаний зависит от

начального положения ротора, от заданного ускорения, от настроек системы управления и

др. В некоторых случаях возможно кратковременное изменение направления вращения рото-

ра. При значительных колебаниях пуск

турбоагрегата может оказаться неуспешным.

В рассматриваемой системе при колебаниях частоты вращения ротора и электромаг-

нитного вращающего момента существуют также колебания напряжения возбуждения турбо-

генератора. Это обстоятельство используется в следующем алгоритме стабилизации элек-

тромеханических процессов.

Осуществляется цифровая фильтрация напряжения возбуждения u

вращен

и коррекция за-

данной частоты импульсов управления инвертора ω

()

⎪

⎭

⎪

⎬

⎫

∆

⎤⎡

⎞

⎛

∆

⎥

⎦

⎢

⎣

⎟

⎠

⎜

⎝

−++ω=ω−+= ,11,

узз

gfgg

uuuu (6.1.2)

где t – время, ∆t – время цикла работы системы управления, u

– измеренное напряжение воз-

буждения, u

– отфильтрованное напряжение возбуждения, T

– постоянная времени фильт-

ра, ω

– частота перехода на естественную коммутацию, T

– время разгона до частоты ω

, K

– коэффициент настройки.

Фаза системы импульсов управления инвертора с учетом начального значения τ

, оп-

ределяемого по начальному положению ротора:

(6.1.3)

⎭

⎬

⎫

∆ω+τ=τ

τ=τ

.коммутациинойискусствензоневразгонапроцессев,

,пускамоментпервыйв,

ззз

162

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

Импульсы управления инвертора формируются в соответствии с заданным углом

управления и фазой системы импульсов, определенной выражениями (6.1.2) и (6.1.3).

На рис.

6.1.17 представлена диаграмма процесса разгона турбогенератора ТФГ-160 в

зоне искусственной коммутации при реализации алгоритма стабилизации процессов.

Рис.6.1.17 Пуск турбогенератора ТФГ-160. Зона искусственной коммутации

Обратная связь по напряжению возбуждения позволяет устранить низкочастотные

колеба

импульсов до заданной уставки осуществляется переход на

естеств

сего лишь 13 % от номинального тока, а магнитный

ляющей с

ними им

Ф гори

В трехф а ЭДС:

при использовании алгоритма стабилизации процесса

ния ротора. При этом увеличивается перегрузочная способность машины в зоне ис-

кусственной коммутации, снижается вероятность выпадения машины из синхронизма.

При увеличении частоты

енную коммутацию тока в инверторе. Для зоны перехода на рис.

6.1.18 представлена

диаграмма токов, напряжений и электромагнитного момента. На рис.

6.1.18, кроме тех кри-

вых, которые представлены на предыдущих рисунках, изображены также фазные напряже-

ния сети u

, u

, фазные токи сети i

, i

и фазные напряжения турбогенератора u

, u

Указаны угол инвертирования β

, угол коммутации γ

и угол запаса δ

инвертора.

Из рис.

6.1.18 видно, что после перехода на естественную коммутацию тока в инвер-

торе угол запаса близок к 30 эл. град. Угол коммутации весьма мал, так как фазный ток тур-

богенератора, равный 960 А, составляет в

поток в этой зоне больше номинального. Вследствие этого искажения напряжений турбоге-

нератора сравнительно

невелики, и это является характерной особенностью системы, позво-

ьно просто осуществить фильтрацию напряжений для сравнител синхронизации

пульсов управления инвертора.

уществляется алильтрация напряжений ос

каждом цикле работы сист

по следующему

ы упра ируется

тму [65].

азем вления форм ная систем

()

⎭

⎬

⎫

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

−ω=

⎟

⎠

−

cose,

⎛

⎞

⎜

⎛

⎝

где ω – угловая частота единичных ЭДС, опре же.

В каждом е работы системы управ еряются фазн ния син-

хронной машины

=1, 2, 3), определяется их да U

и синус системы

напряже

й систем ых синусоида

=ω= co,cos

ete (6.1.4)

деленная ни

цикл ления изм ые напряже

амплиту угла сдвига

ний u

относительно трехфазно ы единичн льных ЭДС:

()

(

)

⎪

⎭

⎬

++=ϕ ,

sin

3322

eueu

⎪

=−

(6.1.5)

⎫

∆

=++=

BBuuuA

163

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

где A и B – пром чные переменные, T

– пос времени апер фильтра,

∆t

– вр я.

ежуто тоянная иодического

емя цикла работы системы управлени

Г-160 Ри утацию пр

Е 0 режима

работы разность аз на ну-

левом у егуля измене-

ния част

с.6.1.18 Переход инвертора на естественную комм и пуске ТФ

сли частоты и фазы напря

ф С и напряжений

жен φ=ий u

и ЭДС e равны, то

откло Поддержание

няется от 0.

. При изменен

ии

аз ЭД разности ф

ровне осуществляется пропорционально-интегральным р тором путем

оты единичных ЭДС:

}

,) Ksin(,sin Kt)(

y oiiii

= ∆+= (6.1.6)

где K

П итуда и частот я вектора

напряжения или ЭДС. Фаза отфильтрованных кривых ωt используется для формирования

импуль

напряжения

, ча

– коэффициенты настройки регулятора.

тся ампло отфильтрованным кривым определяю а вращени

сов управления инвертора. При этом угол инвертирования β

регулируется в зависи-

мости от индуктивности обратной последовательности машины l

, амплитуды

стоты вращения вектора напряжения ω, среднего значения выпрямленного тока I

заданного угла запаса δ

()

⎥

⎤

⎢

⎡

δ−

−π=β

cos

arccos

. (6.1

⎥

⎦

⎢

⎣

.7)

В процессе разгона турбогенератора при постоя остоянном

выпрямленном токе преобразователя частоты увеличивается напряжение обмотки статора

машины. Пр ния это напряжение достигает номинального напря-

жения преобразователя с этого момента осуществляется стабилизация на-

пряжения на номинальном для преобразователя уровне путем развозбуждения турбогенера-

тора по мере

увеличения частоты. При увеличении частоты угол коммутации инвертора су-

щественно увеличивается, и должна проверяться работоспособность системы при сравни-

тельно высоких частотах вращения.

На рис.

6.1.19 представлена диаграмма токов и напряжений пускового устройства и

турбогенератора ТФГ-160 при разгоне в зоне частот вращения около 75 % номинального

значения. Преобразователь частоты продолжает работать с номинальными напряжением и

током, угол запаса поддерживается близким к 30 эл. град.

нном токе возбуждения и п

и некоторой частоте враще

частоты. Начиная

164

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

uc1

uc2

uc3

120 120,01

t, c

эм

ic1

ic2

ic3

udv

u1 u2

i1 i2

120,03120,02

Рис.6.1.19 Токи и напряжения пускового устройства и турбогенератора

ТФГ-160 при пуске в зоне частот вращения около 80 %

В целом процесс пуска турбогенератора ТФГ-160 при выпрямленном токе преобразо-

вателя 1200 А и указанных выше других параметрах системы представлен на рис.

6.1.20.

Рис.6.1.20 Процесс разгона турбогенератора ТФГ-160 в целом

мленные ток iНа рис.6.1.20 представлены выпря

ный поток в зазоре генератора Ф

и напряжение u

, ток возбуждения i

магнит

сопротив-

ления

тавляют со-

бой пе

, электромагнитный момент M

эм

, момент

на валу M

(суммарный момент компрессора и турбины), частота вращения n

6.2 Приводы рудоразмольных мельниц

Частотно-регулируемые электроприводы рудоразмольных мельниц предс

рспективное направление внедрения силовой преобразовательной техники. Основной

режим работы мельниц – длительное перемалывание руды при постоянной частоте враще-

ния. В этом режиме требуется высокий КПД системы, поэтому двигатели мельниц часто

подключаются непосредственно к питающей сети без трансформаторов и каких-либо преоб-

165

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

разователей. Вместе с тем, после остановок мельниц необходимо осуществлять пуски двига-

телей. При пусках мельницы могут быть загружены рудой или не загружены. В зависимости

от это Поскольку мощность двигателей

сравнительно велика, пуски обычно связаны со значительными перегрузками питающих се-

тей, с провалами напряжения. Кроме

того, существуют ограничения по допустимому количе-

ству прямых пуск использовании по-

лупроводниковых в.

и щ

д ВТЕ-300-400 рас-

считан на питание от сети 380 В через согл

ленное напряжение возбудителя 300 В, максимальный

го пуски могут быть более или менее длительными.

ов двигателей. Указанные проблемы устраняются при

преобразователей частоты в качестве пусковых устройст

На «Электросиле» для мельниц ММПС 50х84 и 70х70 разработаны приводы с син-

хронными двигателями ДСЗ-4000-6-40, тиристорными преобразователями частоты ПУ-6-08 и

тиристорными возбудителями ВТЕ-300-400. Двигатели имеют мощность по 4

МВт, частоту

вращения 150 об/мин, напряжение 6 кВ, частоту тока 50 Гц. Два привода поставлены в ЗАО

ЗДК «Полюс» на горно-обогатительный комбинат «Олимпиадинский» в 2002 г. В приводах

преобразователи ПУ-6-08 являются пусковыми устройствами. Они обеспечивают частотный

пуск мельниц и точную синхронизацию двигателей с сетью напряжением 6 кВ, частотой

50 Гц. На рис.

6.2.1 представлена фотография двух мельниц (желтого цвета) и двух синхрон-

ных двигателей ДСЗ-4000-6-40 (синего цвета, перед мельницами). Фотографии тиристорных

шкафов преобразователя ПУ-6-08 и возбудителя ВТЕ-300-400 представлены на рис.

6.2.2.

ПУ-6-08 содержит также сглаж ваю ий реактор в цепи выпрямленного тока и токоо-

граничивающий реактор, через который выпрямитель подключается к сети. Тиристорные

шкафы преобразователя рассчитаны на входное и выходное напряжение 6 кВ, на входной и

выходной токи 800 А (выпрямленный ток порядка 1000 А). Возбу итель

асующий

трансформатор. Максимальное выпрям-

ток 400 А.

Рис.6.2.1 Установка с двумя рудоразмольными мельницами

Рис.6.2.2 Тиристорные шкафы преобразователя ПУ-6-08 и возбудитель ВТЕ-300-400

166

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

На рис.6.2.3 представлена схема привода рудоразмольных мельниц на горно-

обогатительном комбинате «Олимпиадинский». СД – синхронный двигатель, ДПР – датчик

полож

Q5 – в

хронизируется с сетью 6 кВ, 50 Гц и подключается к этой сети аппаратом Q1. При этом ПЧ

отключается от двигателя аппаратом Q3 и

от сети аппаратом Q2.

Особенность привода заключается в непостоянстве характеристик нагрузки. При пус-

ке мельницы могут быть не заполнены или заполнены р

различным. После простоя мельницы руда может оказаться слежавшейся. Это может приво-

дить к значительным изменениям момента инерции мельницы и момента сопротивления на

валу двигателя в

процессе поворота мельницы, что поясняется с помощью рис.6.2.4.

ения ротора, СВ – система возбуждения двигателя, ПЧ – преобразователь частоты, ТВ

– тиристорный выпрямитель, ТИ – тиристорный инвертор, L – токоограничивающий реак-

тор, L

– сглаживающий реактор, Тр – трансформатор, В – выпрямитель возбудителя, СУПЧ

– система управления преобразователя частоты, СУВ – система управления возбудителя, Q

ыключатели, U

– напряжение сети, U

сд

– напряжение двигателя, I

, I

, U

– сигна-

лы датчиков фазных токов и линейных напряжений тиристорных мостов, ИУ – импульсы

управления, U

– напряжение возбуждения, I

, I

– заданный и фактический токи возбужде-

ния, АСУ – автоматизированная система управления, ИУ – импульсы управления тиристо-

рами, R

– разрядное сопротивление. При работе ПЧ включены аппараты Q2 и Q3, аппарат

Q1 отключен. Управление возбуждением двигателя осуществляется от ПЧ. Для этого преду-

смотрен обмен сигналами между ПЧ и возбудителем. После пуска мельницы двигатель син

удой. Состояние руды может быть

Питающая сеть 6 кВ, 50 Гц

1 Q2

ПЧ

s АСУ Us

СВ

ТВ

a, Ic

Uab,Ubc

ИУ

Тр

ТИ

Мельница

СД

a, Ic

Uab,Ubc

Ia, Ic

ИУ

СУ

ПЧ

СУ

If If

Rр

Uсд

ИУ

f Uf

ДПР

ИДПР

Рис.6.2.3 Схема привода рудоразмольных мельниц

Рис.6.2.4 Фрагменты процесса поворота мельницы с рудой при пуске

Кроме того, величина момента сопротивления на валу двигателя при пуске мельницы

может быть весьма значительной. В некоторых случаях момент сопротивления может пре-

вышать номинальный момент двигателя.

В связи с указанными особенностями нагрузки синхронных двигателей в приводах

мельниц они выполнены с датчиками положения ротора (см. рис.

6.2.3). Всего используется 6

электромагнитных датчиков в каждом двигателе, размещенных в торцевой зоне.

167

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

Другая особенность приводов заключается в том, что синхронные двигатели имеют

по 40 полюсов. При этом сравнительно небольшая погрешность в геометрической расста-

новке

грузки

ния к сети запаздывает относительно момента вы-

явлени

а указанных режимов работы приводов мельниц использова-

лась м

а описана при разделении ее на взаимосвязанные

подсхе-

мы, из

ожения ротора, из модели исключен описанный в преды-

дущем разделе алгоритм определения начального положения ротора синхронной машины.

Исключен -

тации вают

устойч

ия условий

синхронизации его с питающей сетью. При этом напряжение двигателя увеличивается ли-

нейно, достигая номинального зна

При выполнении расчетов

использовались следующие параметры двигателя ДСЗ-4000-6-40. Номинальная мощность

0,0593

буждения 0,1997 о.е., индуктивность рас-

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4

датчиков положения ротора приводит к значительной погрешности в положении им-

пульсов датчиков относительно продольной оси машины в эл. град.

Еще одна особенность привода обусловлена необходимостью синхронизации двига-

телей с питающей

сетью в конце процесса пуска. Условия синхронизации проверяются в ре-

жиме, в котором двигатель может иметь различную нагрузку. В частности, он может иметь

номинальную нагрузку или работать практически на холостом ходу. После выявления усло-

вий синхронизации токи в преобразователе частоты гасятся средствами управления. При

этом до подключения двигателя непосредственно к

сети он тормозится под действием на-

. Подключение двигателя к сети осуществляется инерционным устройством – комму-

тационным аппаратом. Момент подключе

я условий синхронизации на 0,1-0,12 с. За это время амплитуда и фаза напряжения

двигателя изменяются вследствие торможения ротора, а также вследствие гашения токов

статора. То есть в

момент подключения двигателя к сети условия синхронизации в большей

или меньшей степени нарушаются, и возможны некоторые броски токов.

Для расчетов и анализ

атематическая модель установки. Модель разработана в основном, как описано в § 6.1.

В частности, силовая схема привод

ображенные на рис.

6.1.13.

Модель привода мельницы отличается описанием системы управления. Поскольку в

приводе используются датчики пол

также алгоритм повышения устойчивости системы в зоне искусственной комму

, описанный выражениями (6.1.2)-(6.1.3), – датчики положения ротора обеспечи

ивость процесса без применения

дополнительных средств.

Некоторые отличия имеются в настройках системы пуска. В частности, разгон двига-

теля осуществляется до номинальной частоты вращения двигателя, до соблюден

чения в конце процесса пуска.

на математической модели системы с приводом

мельницы

4000 кВт, номинальная полная мощность статорной обмотки 4645 кВт, номинальное напря-

жение 6 кВ, номинальная частота 50 Гц. Ток возбуждения холостого хода 84,3 А, мощность

возбуждения холостого хода 13,48 кВт. Индуктивность нулевой последовательности

о.е., индуктивность рассеяния обмотки статора 0,1074 о.е., индуктивность намагничи-

вания по продольной оси 0,8298

о.е., индуктивность намагничивания по поперечной оси

0,494 о.е., индуктивность рассеяния обмотки воз

сеяния демпферной обмотки по продольной оси 0,0761 о.е., индуктивность рассеяния демп-

ферной обмотки по поперечной оси 0,0571 о.е., активное сопротивление фазы обмотки ста-

тора 0,0135 о.е., активные сопротивления демпферных обмоток по продольной и

поперечной

осям 0,084 о.е. и 0,065 о.е. Характеристика холостого хода двигателя приведена в табл.

6.2.1.

Таблица 6.2.1 Характеристика холостого хода двигателя ДСЗ-4000-6-40

, A 0 0,5 0,6

U, В 0 0,476 0,571 0,668 0,767 0,873 1,0 1,19 1,49 2,05 3,28

Момент инерции агрегата (двигатель + редуктор + мельница), приведенный к двухпо-

люсной машине, 243÷331 кгм

Статический момент сопротивления на валу в ряде расчетов принимался постоянным,

равным 80-110 % номинального момента двигателя.

На начальном этапе эксплуатации привода тиристорное пусковое устройство не ис-

пользовалось, и пуск синхронного двигателя осуществлялся напрямую от сети с напряжени-

ем 6 кВ. В процессе пуска возбудитель отключался, а обмотка возбуждения замыкалась на

разрядное сопротивление в 5

раз большее, чем сопротивление обмотки возбуждения. В связи

168

Электроприводы и системы с электрическими машинами и полупроводниковыми преобразователями

с этим были выполнены расчеты прямого пуска двигателя ДСЗ-4000-6-40. Для расчетов ис-

пользовалась модель трехфазного синхронного двигателя (§ 2.1) с учетом насыщения стали

основным магнитным потоком (§ 2.7) и вытеснения тока в контурах ротора (§ 2.4).

Расчет пуска двигателя выполнен при моменте инерции вращающихся масс

243,75 кгм

и при моменте сопротивления на валу 80 % от номинального момента двигателя.

До 7 секунды пуск осуществляется при подключении к обмотке возбуждения 5-кратного ак-

тивног дитель, ко-

торый создает постоянное напряжение возбуждения около 300 В. Результат одного из расче-

дения i

м т

о сопротивления. На 8-й секунде в работу включается тиристорный возбу

тов представлен на рис.

6.2.5, на котором изображены напряжение фазы сети (и двигателя)

, ток фазы сети (и двигателя) i

, напряжение обмотки возбуждения u

, ток обмотки возбуж-

, электромагнитный мо ен двигателя M

эм

, частота вращения двигателя n.

К недостаткам прямого пуска двигателя ДСЗ-4000-6-40 от сети с напряжением 6 кВ

можно отнести большой пусковой ток, провалы напряжения сети, значительные колебания

вращающего момента. Следует также отметить, что после включения в работу возбудителя

возможен разворот ротора на 180 эл. град. Возникающие переходные процессы могут приво-

дить к перенапряжениям на

возбудителе при протекании через него обратного тока. На

рис.

6.2.5 указанное перенапряжение равно 1332 В. После включения возбудителя возможно

также кратковременное увеличение электромагнитного момента двигателя, что также отра-

жено на рис.

6.2.5.

Рис.6.2.5 Прямой пуск двигателя ДСЗ-4000-6-40 от сети 6 кВ в приводе мельницы

Рассматриваемые двигатели допускают не более 150 прямых пусков за все время экс-

плуата

существенно улучшить условия эксплуатации оборудования. При использовании ПУ-6 пус-

ковые токи не

превышают номинальных значений, устранены механические перегрузки дви-

гателей. Допустимое количество пусков стало практически неограниченным. Обслуживаю-

щий персонал получил возможность останавливать и запускать мельницы тогда, когда этого

требует технологический процесс.

На рис.

6.2.6 представлена диаграмма пуска двигателя ДСЗ-4000-6-40 в зоне искусст-

венной коммутации при использовании тиристорного пускового устройства ПУ-6. Расчет

процесса выполнен при тех же условиях, при которых рассчитывался прямой пуск (момент

инерции вращающихся масс 243,75 кгм

, момент сопротивления на валу 80 % от номиналь-

ного момента двигателя).

ции. Поэтому при отсутствии пусковых устройств обслуживающий персонал их оста-

навливал только во время выполнения профилактических и ремонтных работ.

Применение в приводах мельниц тиристорных пусковых устройств ПУ-6 позволило

169

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

Рис.6.2.6 Пуск двигателя ДСЗ-4000-6-40 в приводе мельницы

Зона искусственной коммутации

На рис.6.2.6 изображены напряжение сети U

, равное 6 кВ, ток сети, имеющий ампли-

туду I

, равную 716 А, фазные токи двигателя i

, i

, фазное напряжение двигателя u

, на-

пряжение u

и ток i

возбуждения, электромагнитный момент M

эм

и частота вращения n дви-

гателя.

Расчет выполнен при ограничении тока возбуждения двигателя 240 А, при ограниче-

нии напряжения возбуждения 520 В, заданном выпрямленном токе преобразователя частоты

700 А, заданном напряжении двигателя 6,3 кВ, длительности форсировки напряжения перед

пуском 4 с, интенсивности разгона в зоне искусственной коммутации 15 рад/c

, заданном уг-

ле запаса инвертора в зоне естественной коммутации 40 эл. град., относительной угловой

частоте двигателя при переходе на естественную коммутацию 0,12 о.е.

Из рис.

6.2.6 видно, что амплитуда тока сети 6 кВ при пуске двигателя через тири-

сторный преобразователь, равная 716 А, в 7,27 раза меньше амплитуды фазного тока при

прямом пуске двигателя. Амплитуда электромагнитного момента двигателя не превышает

двукратного значения. Существенно меньше амплитуда колебаний вращающего момента,

чем при прямом пуске. Отсутствуют перенапряжения на обмотке возбуждения.

Как отмечено

выше, в рассматриваемой установке одна из основных задач тиристор-

ного пускового устройства – синхронизация синхронного двигателя с сетью 6 кВ, 50 Гц в

конце процесса пуска. Для осуществления этого система управления ПУ-6 контролирует на-

пряжения питающей сети и напряжения двигателя, определяет амплитуды и фазы трехфаз-

ных систем напряжений и проверяет условия синхронизации. Одно из

этих условий – раз-

ность частот напряжений сети и двигателя должна быть меньше заданной величины. Другое

условие – разност меньше заданной

величины. Треть тивоположно на-

правленного лин ой величины. Ес-

ли эти

ются

управляющие импульсы. При этом выдается команда на отключение ПУ-6 от сети и от дви-

ь амплитуд напряжений сети и двигателя должна быть

е условие – разность фаз линейного напряжения сети и про

ейного напряжения двигателя должна быть меньше заданн

условия

не соблюдаются, то система управления ПУ-6 продолжает работать в режиме

стабилизации заданной частоты вращения двигателя и заданного напряжения. Если условия

синхронизации выполнены, то выдается команда на коммутационный аппарат для подклю-

чения двигателя непосредственно к сети 6 кВ. Время срабатывания этого аппарата порядка

0,1 с. Чтобы к моменту фактического подключения двигателя к сети

в системе произошло

меньше изменений, ПУ-6 выключается с некоторой задержкой. При этом с заданной вы-

держкой времени осуществляется гашение выпрямленного тока, после чего снима

170