Возбудитель двигателя


ВОЗБУДИТЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

На ряде металлургических заводов для питания обмоток воз­буждения двигателей мощностью до 5 000 кет главных приводов нереверсивных прокатных станов внедрен в эксплуатацию тири­сторный возбудитель типа КТУ-1 на номинальный ток 200 а, номинальное напряжение 230 в. Структурная схема тиристорного возбудителя показана на рис. 36.

Силовой блок БС, выполненный по несимметричной трехфаз­ной мостовой схеме, питается от сети переменного тока 380 в Через трансформатор 1Тр.

Сигнал, пропорциональный току возбуждения, сравнивается с задающим напряжением и вводится в цепь обмотки управления дросселя насыщения магнитно-полупроводниковой системы фазово­го управления СФУ. В узел датчика тока ДТ входят три стан­дартных трансформатора тока ТТ, нагруженных на промежуточный трехфазный трансформатор тока.

Защита от перенапряжений осуществляется с помощью бло­ка БЗН. Перенапряжения в тиристорном преобразователе могут

6* 75

Возникать в результате коммутации вентилей, переключений в пре­образователе и в сети, от которой он питается.

Величина коммутационных перенапряжений зависит главным образом от индуктивности цепи коммутации и скорости спада об­ратного тока. Для уменьшения коммутационных перенапряжений применяются #С-цепочки, шунтирующие защищаемые вентили. В области прерывистых токов шунтирующие #С-цепочки при опре­деленных условиях могут на­рушать нормальную работу тиристорного преобразователя. Исследования показывают, что для уменьшения влияния RC- Цепочек в указанной области целесообразно уменьшение емкости С и увеличение со­противления R до величин, до­пустимых по условиям огра­ничения коммутационных пе­ренапряжений [JI. 32].

Для защиты тири-сторов от коммутационных перена­пряжений возможно примене­ние селеновых ограничителей, шунтирующих защищаемый тиристор.

Опасные для тиристоров перенапряжения могут возник­нуть во время переходных про­цессов при включениях и от­ключениях ненагруженного ти­ристорного преобразователя.

Возникновение перенапря­жений при включении нена­груженного трансформатора преобразователя связано с на­личием в цепях трансформа­тора индуктивностей и емко­стей. Величина этих перена­пряжений зависит от момента включения. Максимальные перенапря­жения получаются при включении преобразователя на амплитудное значение питающего напряжения U2 Л. макс и не превышает

2^2 Л .макс-

Наибольшие перенапряжения возникают обычно при отключе­нии ненагруженного трансформатора тиристорного преобразовате­ля из-за прерывания цепи намагничивающего тока.

Се/пб леремеяного то/га

7

Рис. 36. Структурная схема тири­сторного возбудителя.

Величина перенапряжений при включении и отключении нена­груженного трансформатора тиристорного преобразователя может быть уменьшена подключением конденсаторов и сопротивлений к первичным или вторичным обмоткам трансформатора (рис. 37,а). При использовании данной схемы защиты тиристоров от пере­напряжений получаются относительно большие потери электро­энергии, которые вызывают дополнительный нагрев преобразова­теля. Кроме того, габариты защитного устройства велики, так как необходимо применять громоздкие металлобумажные конденсаторы, допускающие включение в цепь переменного тока,

Эти недостатки устраняются в устройстве защиты, схема кото­рого показана на рис. 37,6.

В ГПИ Тяжпромэлектропроект разработано [Л. 30] устройство защиты от перенапряжений #для несимметричной мостовой схемы (рис. 37,в). Конденсатор С блока защиты от перенапряжений БЗН Подсоединен к выходу трехфазного мостового выпрямителя, три

Рис. 37. Схемы защиты тиристоров от перенапряжений.

Плеча которого образованы диодами силового моста, а три других плеча — дополнительными диодами блока защиты.

В этих устройствах (рис. 37,6 и в) возможно применение малогабаритных электролитических «конденсаторов и снижаются электрические потери.

При возникновении перенапряжений их энергия будет погло­щаться конденсатором С защитного устройства и тиристоры пре - . ... образователя будут защищены

Как в обратном, так и в пря­мом направлениях.

Диоды трехфазного выпря­мительного моста устройства защиты от перенапряжений выбираются маломощными, так как резистор /?д ограничивает амплитуду зарядного тока при включении трансформатора на незаряженный конденсатор С. Демпфирующий резистор /?д, включаемый последовательно с конденсатором С, устраняет ч-акже влияние высших гармо­нических в напряжении питаю­щей сети. Резистор Rv служит для разряда конденсатора С.

Для определения величины емкости конденсатора С принима­ется, что вся электромагнитная энергия, запасенная в трансфор­маторе при протекании намагничивающего тока после отключения первичной обмотки трансформатора преобразователя, переходит в электростатическую энергию конденсатора.

М 40 М 80 Ш120 Ш1М Шмкф

Рис. 38. Зависимость кратности возрастания напряжения на кон­денсаторе С от величины его емкости.

Выразив индуктивность намагничивающего контура через па­раметры трансформатора, получим для частоты 50 гц [JI. 8]:

Где /р0/о — намагничивающий ток трансформатора, %; /2—номинальный

Вторичный ток трансформатора, а; Uzл — номинальное вторичное линейное напряжение трансформатора, в; Kn — допустимая крат­ность возрастания напряжения на вентилях.

Формула (59) может служить только для предварительного расчета величины емкости конденсатора. Точная величина должна определяться экспериментально в реальной установке.

На рис. 38 показана экспериментально полученная зависимость кратности возрастания напряжения на тиристорах возбудителя ти­па КТУ-1 от величины емкости конденсатора С устройства защиты от перенапряжений (рис. 37,в) в случае отключения автоматом ненагруженного трансформатора мощностью 100 ква. Кривая снята при /?р=2 ООО ом и #д=20 ом.

Описанные схемы (рис. 37,а—в) защищают тиристоры и от перенапряжений, возникающих при разрыве цепи выпрямленного тока. В этом случае перенапряжения обусловлены наличием ин - дуктивностей в анодных цепях тиристоров или индуктивностью цепи нагрузки.

К системе фазового управления СФУ со стороны тиристорного возбудителя КТУ-1 не предъявляется требование высокого быстро­действия, поэтому применена простая и надежная магнитно-полу­проводниковая система.

Система содержит два основных узла: фазосдвигающее устрой­ство и формирователь мощных импульсов управления силовыми тиристорами выпрямителя.

Узел фазосдвигающего устройства представляет собой одно - полупериодный магнитный усилитель, магнитопровод которого из­готовляется из материала с петлей гистерезиса, близкой к прямо­угольной (сплав 50 НП). В магнитном усилителе осуществляется образование управляющего импульса, поступающего в формиро­ватель мощных импульсов, и регулирование его фазы. Момент насыщения дросселя определяется магнитным состоянием сердеч­ника. Управляющий сигнал, изменяя магнитное состояние сердеч­ника, изменяет фазу управляющего импульса. Для получения ши­рокого диапазона регулирования угла запаздывания зажигания, превышающего 180°, питание рабочих обмоток дросселей насыще­ния однополупериодного усилителя осуществляется от специаль­ного формирователя питающего напряжения (рис. 39,a) [JI. 31]. Этот формирователь содержит включенные через диоды 1В и 2В Две обмотки трансформатора, напряжения которых сдвинуты по фазе на 60°, балластный резистор Re, встречно-последовательное соединение кремниевого стабилитрона 1СТ, общего для всех кана­лов управления, и диода ЗВ. На выходе формирователя в поло­жительную рабочую часть периода генерируется почти прямо­угольное напряжение длительностью 240°.

Диод ЗВ предотвращает протекание через стабилитрон тока рабочей обмотки дросселя насыщения в управляющий полупериод, когда происходит размагничивание дросселя и на его рабочей обмотке наводится э. д. с. При протекании тока он создавал бы намагничивающую силу, препятствующую размагничиванию дрос­селя насыщения. В случае установки диода ЗВ э. д. с. рабочей обмотки дросселя насыщения в управляющую часть периода урав­новешивается встречным напряжением вторичных обмоток транс­форматора.

Дроссель насыщения ДН, помимо обмотки управления ОУ, Имеет еще две дополнительные обмотки: корректирующую ОК и смещения ОСМ. Обмотка ОК служит для регулирования наклона характеристик U=f(Iy) дросселей, имеющих обычно большой раз­брос. Осуществляется это изменением величины сопротивления Ri, На которое нагружена обмотка О/С. С помощью обмотки смещения ОСМ осуществляется совмещение характеристик и выбор исход­ной точки на характеристике. Регулированием величины сопротив­лений резисторов Ri и Rs в цепях обмоток ОК и ОСМ можно получить асимметрию импульсов управления в пределах ±3° без предварительного подбора сердечников.

Формирование узких управляющих импульсов высокой крутиз­ны для силовых тиристоров осуществлено с помощью тиристор­ного генератора импульсов (рис. 39,6). На вход маломощного ти­ристора Т (подается сигнал с 1нагтрузочного сопротивления RB дросселя насыщения. Диод 5В исключает ложное включение тири­стора Т от напряжения, возникающего на нагрузочном сопротив­лении Ru при протекании по нему тока намагничивания дрос­селя ДН.

Взаимная фазировка напряжений обмоток трансформатора, пи­тающих генератор импульсов и формирователь прямоугольного напряжения, указана на рис. 39,6. Формирование импульса воз­можно во всем диапазоне от 90 до 360° питающего напряжения.

Конденсатор С заряжается до максимального напряжения от обмоток питающего трансформатора в течение положительной чет-

ФормироДатеш литсгюсцего

//сглряже/'ая

| 1

Рис. 39. Один канал системы фазового управления.

А — фазосдвигающее устройство; б — генератор импульсов.

Верти волны. Перезарядка и разряд конденсатора невозможны из-за диода 4В. Резистор Re ограничивает ток через тиристор Т При неправильной фазировке обмоток.

Передний фронт импульса, поступающего от однополупериод - ного магнитного усилителя, открывает тиристор Т, и емкость раз­ряжается на импульсный трансформатор Тр-И, с вторичной об­мотки которого снимается мощный импульс для включения сило­вых тиристоров возбудителя. Импульс имеет треугольную форму с крутым передним фронтом (3 мксек), причем параметры гене­ратора импульсов выбраны таким образом, чтобы на уровне 10 вШирина импульса составляла 10°. Амплитуда импульсов состав­ляет 20 в, ток в импульсе 500 ма.

Запирание тиристора в генераторе импульсов происходит в мо­мент, когда ток трансформатора становится равным нулю. При этом запас электромагнитной энергии в индуктивности намагни­чивания трансформатора равен нулю и перенапряжений на тири­сторе в момент его закрывания нет. Для получения импульса с крутым передним фронтом необходимо, чтобы индуктив­ность рассеяния обмоток транс­форматора была минимальной.

В тех случаях, когда тре­бования к быстродействию увеличиваются и необходима высокая помехоустойчивость, применяются магнитно-полу - проводниковые устройства фа­зового управления, основанные на способе, разработанном в институте Тяжпромэлектро­проект (JI. 33].

Этот способ быстродейст­вующего фазового управления с дросселями насыщения иллю­стрируется рис. 40.

Рис. 40. Схема быстродействую­щего фазового управления с дрос­селями насыщения.

Отличительной особен­ностью этого способа яв­ляется то, что рабочая об­мотка дросселя насыщения ДН включается на алгебраическую сумму двух напряжений: питающего переменного напря­жения ип и управляющего постоянного напряжения Еу. Изме­нением напряжения Еу можно регулировать момент насыщения дросселя ДН, т. е. тем. самым изменять момент срабатывания выходного устройства ВУ. Наличие управляющего напряжения £у

В рабочей обмотке дросселя как в управляющем, так и в рабо­чем полупериодах позволяет повысить быстродействие системы фазового управления по сравнению с однополупериодными магнит­ными усилителями и сделать его принципиально меньше половины периода питающего напряжения.

Устройства фазового управления, действующие по описанно­му способу, внедрены в серии тиристорных преобразователей типа ПТТ и ПТТР Саранского завода «Электровыпрямитель» по раз­работке Чувашского электротехнического научно-исследовательско - го института.

На рис. 41 показан внешний вид щита тиристорных возбуди­телей КТУ-1 для пяти прокатных двигателей мощностью по 5 ООО л. с. широкополосного стана 2 800. Питающие силовые транс­форматоры установлены отдельно.

Тиристорные возбудители КТУ-1 характеризуются экономич­ностью и высокой надежностью, что подтверждает их длительная безаварийная промышленная эксплуатация.

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: msd@msd.com.ua или по тел. +38 050 4571330 …

Преобразователь на тиристорах с транзисторной системой фазового управления имеет большой коэффициент усиления по напряжению. Поэтому, согласно требованиям статической точности, в САР с тиристорным преобра­зователем достаточно иметь в контуре регулирования дополнитель­ный …

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua На обороте тит. л. авт.: Я. Ю. Солодухо, Р. Э. Беляв­ский, С. Н. Плеханов …

msd.com.ua

возбудитель

4

Статический цифровой возбудитель ВТЦ-320

Статический возбудитель ВТЦ-320 (в дальнейшем ВТЦ) предназначен для питания обмотки возбуждения синхронных двигателей.

  1. Номинальный ток обмотки возбуждения Iн=320 А.

  2. Перегрузка по току 2 Iн в течение 30 секунд.

  3. Номинальное напряжение определяется номинальным напряжением обмотки возбуждения двигателя и устанавливаться вторичным напряжением согласующего трансформатора с учетом форсировки по напряжению. Форсировка по напряжению при перегрузке по току 2Iн равна 2,1…2,5.

  1. ВТЦ обеспечивает как прямой (реакторный) пуск двигателя, так и мягкий: частотный от тиристорного преобразователя частоты или квазичастотный от тиристорного регулятора напряжения.

  1. При работе двигателя в синхронном режиме ВТЦ обеспечивает следующие законы управления током возбуждения:

  1. Ручное задание тока возбуждения и его стабилизацию на заданном уровне.

  2. Автоматическое регулирование реактивной мощности двигателя с подчиненным регулированием тока возбуждения.

  3. Автоматическое регулирование (стабилизацию) напряжения на зажимах статора с подчиненным регулированием тока возбуждения. Данный закон управления реализуем в системах электроснабжения, соизмеримых по мощности с мощностью двигателя.

  4. Автоматическое регулирование задаваемого cosφ с подчиненным регулированием тока возбуждения.

  5. Форсировку тока возбуждения при синхронизации, просадках напряжения в питающей сети, увеличение угла нагрузки двигателя сверх установленного значения по специальным командам.

  1. ВТЦ обеспечивает непрерывное измерение сопротивления обмотки возбуждения относительно земли.

  1. При подаче силового напряжения 380 В система управления ВТЦ выполняет автоматическую самодиагностику и проверку силовых цепей возбудителя. При положительном результате контроля выдается контактный сигнал готовности к работе.

  1. ВТЦ имеет следующие виды защит:

  1. от внешних и внутренних коротких замыканий собственно возбудителя;

  2. от развивающегося пробоя тиристоров силовой части;

  3. от затянувшегося пуска синхронного двигателя;

  4. от асинхронного хода двигателя;

  5. от обрыва тока возбуждения;

  6. от токовых перегрузок статора и ротора.

  1. Управление возбудителем ВТЦ осуществляется по выбору:

  1. С местного клавишного пульта управления на двери шкафа возбудителя. Местный пульт управления снабжен клавиатурой для ввода параметров, управления и визуализации заданных и фактических параметров режима работы возбудителя и двигателя. Визуализация осуществляется с помощью двухстрочечного жидкокристаллического дисплея;

  2. От дистанционного (выносного) пульта управления. Управление работой и режимами возбудителя осуществляется с помощью контактных аппаратов и аналоговых сигналов.

  3. по последовательному интерфейсу от управляющей вычислительной машины (интерфейс RS 232 или RS 485).

  1. С помощью местного пульта управления на двери возбудителя с помощью информационного меню на дисплей возбудителя выводятся:

  • данные режима работы возбудителя;

  • данные режима работы двигателя;

  • значения сопротивления изоляции обмотки возбуждения относительно земли;

  • результаты готовности работы возбудителя;

  • причины аварийного отключения возбудителя.

  1. Программное обеспечение и объем памяти контроллера управления позволяют производить архивирование данных по режиму работы возбудителя и двигателя, а также решать на месте эксплуатации вопросы, связанные с дополнительными требованиями по управлению, регулированию, диагностике процессов в двигателе и приводе.

  1. Степень защиты ВТЦ должна IР21 по ГОСТ 14254-96. Это требование не распространяется на места выхода охлаждающего воздуха и подключения кабелей, где допускается степень защиты IР00.

  1. Возбудитель ВТЦ конструктивно выполнен в виде электротехнического шкафа с габаритами 600 х 800 х 1800 мм (длина по фронту х глубина х высота). Шкаф установлен на опорном поясе, придающем конструкции необходимую жесткость. На крыше шкафа устанавливается ящик сопротивления. При перевозке изделия ящик сопротивления снимается и транспортируется отдельно. Высота изделия с учетом опорного пояса и ящика сопротивления составляет 2500 мм. Масса шкафа не более 500 кг.

  1. Охлаждение шкафа воздушное естественное. В нижней и в верхней части шкафа должны выполнены жалюзи (просечки), обеспечивающие теплообмен с окружающей средой за счет конвекционных потоков воздуха.

  1. Электрическое сопротивление между выводом для заземления ВТЦ и любой металлической частью ВТЦ, подлежащей заземлению, должно быть не более 0,1 Ом.

  1. Сопротивление электрической изоляции токоведущих цепей шкафа ВТЦ относительно корпуса и цепей, электрически не связанных между собой должно быть не менее 5 МОм – в нормальных климатических условиях по ГОСТ 16962-71, в нагретом состоянии – не менее 1 МОм.

  1. Электрическая изоляция токоведущих частей ВТЦ должна выдерживать испытательное напряжение переменного тока промышленной частоты, приложенное в течение 1 мин:

  1. для цепей управления относительно корпуса – 500 В;

  2. для силовых цепей относительно корпуса – 2000 В;

  3. между силовыми цепями и цепями управления – 2000 В.

  1. Конструкция шкафа ВТЦ обеспечивает его надежное заземление согласно ПУЭ.

В комплект поставки Статического возбудителя ВТЦ-320 входят:

  1. Статический возбудитель ВТЦ-320 - 1 шт.;

  2. Трансформатор ТСЗП (по согласованию) - 1 шт.;

  3. Оперативный резерв - 1 комплект;

  4. Эксплуатационная документация - 1 комплект.

  1. Возбудитель ВТЦ предназначен для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом (климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69) при температуре от плюс 1ºС до плюс 40ºС, относительная влажность не более 80% при температуре плюс 20ºС.

  2. Окружающая среда – невзрывоопасная, не содержащая агрессивные пары и газы. Атмосфера в районах установки типа II по ГОСТ 15150-69.

  3. Содержание нетокопроводящей пыли в помещениях, в которых устанавливаются шкафы, не должно быть более 0,5 мг/м3.

  4. Место установки шкафа ВТЦ должно быть защищено от попадания эмульсий, масел и т.п.

  5. Высота установки над уровнем моря - до 1000 м.

  6. Группа условий эксплуатации в части воздействий механических факторов внешней среды - М2 по ГОСТ 17516-72.

  7. Рабочее положение шкафа ВТЦ вертикальное, допускается отклонение от вертикального положения в любую сторону на угол не более 5º.

  8. При размещении изделия необходимо обеспечить свободное пространство не менее 200 мм от боковых стенок шкафа ВТЦ.

  9. Питание системы управления ВТЦ должно осуществляться от трехфазной сети 380В, 50 Гц (60)Гц с применением индивидуального понижающего трансформатора. Напряжение собственных нужд должно быть синфазным с напряжением силовых цепей или сдвинуто по отношению к нему на угол (30 ± 5) эл. град. Отклонение напряжения собственных нужд в пределах плюс 10% минус 15% от номинального значения.

  10. Климатическое исполнение и категория размещения согласующего трансформатора к возбудителю – согласно документации на это изделие.

  1. Упаковка и консервация ВТЦ по ГОСТ 23216-78 для условий транспортирования, хранения и допускаемых сроков сохраняемости. Сочетание транспортной тары с внутренней упаковкой:

или

  1. Товаросопроводительная техническая документация должна упаковываться во влагонепроницаемую бумагу и вкладываться в упаковочный ящик ПЧСВ.

  1. При перевозке изделия ящик сопротивления снимается и транспортируется отдельно.

studfiles.net

устройство, возбуждение, типы и принцип действия

 

Бесколлекторные двухобмоточные электрические машины, в которой одна обмотка запитана от электрической сети переменного тока с неизменяемым значением частоты, а другая подключена к источнику возбуждения постоянного тока, с одинаковыми скоростями вращения ротора машины и ее магнитного поля. Главная область применения – преобразование механической энергии в электроэнергию.

Типы синхронных машин

Существует несколько разновидностей подобных машин, это:

  1. Гидрогенератор – его ротор отличается наличием явновыращенных полюсов и используется при производстве электрической энергии, работает на низких оборотах.
  2. Турбогенератор – отличается неявнополюсной конструкцией генератора, работает при помощи турбин различного типа, скорость отличается большим количеством оборотов вала в минуту, может достигать до 6000 об/мин.
  3. Компенсатор – он вырабатывает реактивную мощность, не несет нагрузку, используется в целях повышения качества электрической энергии за счет улучшенного коэффициента мощности, служит для стабилизации напряжения.
  4. Асинхронизированная машина двойного питания – в ней производится подключение роторной и статорной обмоток от источника токов с разной частотой, происходит создание несинхронного режима работы. Отличается устойчивым режимом работы, служит преобразователем фазных токов, применяется для решения узкоспециализированных задач.
  5. Двухполюсный ударный генератор – работа заключается в использовании режима короткого замыкания, действует кратковременно в течение долей секунды, выполняет задачу для испытания аппаратуры высокого напряжения.
  6. Синхронные двигатели – подразделяются на ряд моделей, предназначенных для выполнения различных целей, это: шаговые модели, безредукторные, индукторные, гистерезисные, а также бесконтактные двигатели.

Общий принцип действия

По соответствию основному исполнению, статор считается якорем машины и имеет многофазную обмотку, чаще всего, рассчитанную на три фазы. Он выступает в качестве индуктора, обмотка ротора (возбуждения) служит для создания потока магнитной индукции возбуждения, ее питание осуществляется при использовании  контактных колец, через щеточный механизм, от источника (якоря возбудителя). Конструктивное исполнение машины, прежде всего, зависит от необходимой частоты вращения, главным образом это сказывается на конструктивных особенностях ротора, он бывает двух основных видов, это явнополюсный и неявнополюсный типы.

Конструктивные особенности явнополюсного ротора

Явнополюсной ротор

В первом случае, ротор имеет два или более явно выраженных полюса. Стержни (катушки), крепятся в пазах посредством использования клиньев из немагнитного изоляционного материала.

Стержни исполняют функцию обмоток возбуждения. Сердечник изготавливается из электротехнической стали. В полюсных наконечниках располагаются стержни обмотки, предназначенной для пуска, они выполняются из латуни, для которой характерно высокое удельное сопротивление.

Аналогичная обмотка, «беличья клетка»,  которая имеет в своей конструкции катушки из меди, используется для устройства генераторов, она выполняет демпфирующую роль и выступает успокоителем, потому как способствует снижению неустойчивости ротора, появляющейся во время переходного режима.

Прекращение колебаний происходит после возникновения вихревых токов, появляющихся при замыканиях в роторе с полюсами значительного веса.

Неявнополюсный ротор применяется для конструкций синхронных агрегатов большой мощности. Они отличаются высокими скоростными характеристиками. Число оборотов вала может достигать предела порядка 3000 об/мин.

Этот параметр обуславливает невозможность использования явнополюсного ротора в высокоскоростных машинах в связи с трудностью крепления полюсов и обмоток возбуждения при небольшом количестве пар полюсов.

Магнитопровод ротора изготовлен, как единое целое с валом машины и выполняется из единой поковки. Набор его производится из прочной легированной стали, в пазах осуществляется формирование обмотки из медных с серебряной присадкой проводников, это делается для повышенной термической стойкости.

Возбуждение синхронной машины

Для питания обмотки возбуждения предусмотрено наличие возбудителя, в его качестве выступает генератор постоянного тока, якорь которого сопряжен с валом машины, посредством использования механического устройства.

По способу возбуждения синхронные машины подразделяются на два типа:

  1. Возбуждение независимого вида.
  2. Самовозбуждение.

При независимом возбуждении схема подразумевает наличие подвозбудителя, который питает: обмотку главного возбудителя, реостат для регулировки, устройства управления, регуляторы напряжения и т. д. Кроме этого способа, возбуждение может осуществляться от генератора, выполняющего вспомогательную функцию, он приводится в работу от двигателя синхронного или асинхронного типа.

Для самовозбуждения, питание обмотки происходит через выпрямитель, работающий на полупроводниках или ионного типа.

Для турбо- и гидрогенераторов используют тиристорные устройства возбуждения. Ток возбуждения регулируется в автоматическом режиме при помощи регулятора возбуждения. Для синхронных машин малой мощности характерно использование регулировочных реостатов, они включены в цепь обмотки возбуждения.

Принцип работы

Вращающийся с определенной частотой, создаваемый ротором, поток возбуждения, пересекает витки статорной обмотки, он совершает индуцирование в фазах с переменной ЭДС, изменяемой с частотой, определяемой по формуле:

f1=pn2/60.

При присоединении статора к нагрузке, ток в обмотке создает магнитное поле, вращающееся со скоростью одинаковой со скоростью вращения ротора. Магнитодвижущая сила обмоток возбуждения и статорной обмотки, и результирующие вращающегося магнитного поля, создают результирующий магнитный поток.

Синхронные машины высокой мощности – конструктивные особенности

Ввиду использования значительной величины мощности, синхронная установка подвергается значительному механическому воздействию, а также электромагнитной нагрузке, вследствие чего происходит существенный нагрев различных частей машин, для чего необходимо выполнить интенсивное охлаждение машины. Чтобы сохранить определенные габаритные размеры, для получения необходимого значения мощности, выполняют машины с различными особенностями, диктующими подразделение машин на несколько типов, это: турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели.

Турбогенераторы

Конструкция машины исполнена с горизонтальной осью и работает за счет использования турбины, ротор обязательно неявнополюсного исполнения. Скорость вращения вала отличается максимально возможным числом оборотов вращения и составляет 3000 об/мин.

За счет того, что в машине всего два полюса, ее конструктивная часть отличается уменьшенными габаритами и весом. При использовании такого агрегата на АЭС, применяют машины с количеством оборотов вала 1500 об/мин, с 4 полюсами, диаметр ротора меньше длины его активной части. Система, используемая для охлаждения, применяет поверхностный и косвенный принудительный обдув, иногда применяют косвенное водородное или водяное и масляное охлаждение.

Гидрогенераторы

Функционирование гидрогенератора осуществляется при использовании гидравлической турбины, обладающей невысоким количеством оборотов вала от 50 до 500 об/мин. Ротор явнополюсного исполнения отличается наличием большого числа пар полюсов. Его диаметр для некоторых типов гидрогенераторов может доходить до 16 м., тогда как длина составляет всего 1,75 м. Его мощность достигает 640 МВ*А.

Вал может располагаться вертикально. Гидрогенератор и турбина объединены одним валом ротора, также на нем может быть установлен возбудитель, подвозбудитель и синхронный генератор, который осуществляет питание электрических двигателей, предназначенных для регулировки турбины. Главное усилие в машине приходится на опорный подшипник, он способен выдержать вес роторов всего оборудования, динамические усилия и давление воды, приложенное к турбинным лопастям. Система охлаждения в устройствах этого типа выполняется с помощью омывания капсулы, в которую заключены объединенные одним валом элементы синхронного агрегата.

Синхронный компенсатор

Машина генерирует реактивную мощность и работает в двигательном режиме холостого хода, использующего активную сетевую нагрузку. Конструкция явнополюсного исполнения обычно присутствует до восьми пар полюсов. Ротор изготовлен облегченным, так как на валу отсутствует какая-либо нагрузка. Часто используется герметизированная конструкция машины, без вывода наружу вала компенсатора, система охлаждения работает за счет использования водорода, закаченного при большом давлении, внутрь.

Дизель-генератор

Машина имеет в своей конструкции явнополюсный ротор и подразумевает горизонтальную установку вала. Особенность – использование одного опорного подшипника, в качестве второй опоры используется подшипник вала генератора. На едином с ними валу установлен возбудитель.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

podvi.ru

Возбудитель для синхронного электродвигателя

 

1ц 570960

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.03.75 (21) 2113774/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 22.08.77 (51) М. Кл.2 Н 02К 23/06

Н 02К 19/38

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.313.323 (088.8) (72) Автор изобретения

Н. М. Балдин

Челябинский ордена Ленина трубопрокатный завод (71) Заявитель (54) ВОЗБУДИТЕЛЪ ДЛЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Формула изобретения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве возбудителя для синхронных электродвигателей.

Известен возбудитель для синхронного электродвигателя, представляющий собой машину постоянного тока с параллельным возбуждением (1).

Недостатком этого возбудителя является невысокая надежность, так как при пусках двигателя или кратковременном исчезновении напряжения в питающей сети возбудитель может быть полностью размагничен или перемагничен.

Известен также возбудитель для синхронного электродвигателя, выполненный в виде генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, подключенный к обмотке возбуждения двигателя через разделительный диод (2). Этот возбудитель является наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче.

Недостатком такого возбудителя является недостаточная надежность, обусловленная перенапряжениями, возникающими в цепи возбуждения при пусках, Целью изобретения является повышение надежности возбуждения. Указанная цель достигается тем, что возбудитель снабжен полупроводниковым мостом, в одну диагональ которого включена обмотка возбуждения, а другая диагональ моста подключена к якорю возбудителя.

На чертеже представлена принципиальная схема возбудителя.

5 К обмотке возбуждения 1 синхронного двигателя 2 через разрядное устройство 3 подключен генератор постоянного тока 4, к якорным зажимам которого через реостат 5 подключен диагональю выпрямительный мост 6, 10 в другую диагональ которого включена обмотка возбуждения 7 генератора, Указанное подключение обмотки возбуждения 7 генератора позволяет не только устранить размагничивание или перемагничивание

15 магнитной системы генератора постоянного тока 4, но и создать подмагничивающий эффект при пуске двигателя 2. При пуске двигателя 2 в обмотке возбуждения 1 индуктируется ЭДС и до вхождения двигателя в синхронизм через якорь генератора постоянного тока будет протекать переменный ток. Однако его обмотка возбуждения во всех случаях будет обтекаться однонаправленным постоянным током.

Возбудитель для синхронного электродвигателя, выполненный в виде коллекторного генератора постоянного тока с параллельным возбуждением, содержащий якорь и обмотку

570960

Составитель В. Лохнин

Техред А. Степанова

Корректор И. Позняковская

Редактор В. Левятов

Заказ 1884j23 Изд. № 691 Тираж 947 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 возбуждения, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности, возбудитель снабжен полупроводниковым мостом, в одну диагональ которого включена обмотка возбуждения, а другая диагональ моста подключена к якорю возоудителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. К. Павлюк. Пуск и асинхронные режимы синхронных двигателей. М. «Энергия», 1971, с. 15 — 23.

2. Патент ФРГ Ма 766046, кл. 21d 6/01, 1949.

  

www.findpatent.ru

Возбуждение - электродвигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Возбуждение - электродвигатель

Cтраница 1

Возбуждение электродвигателя осуществляется двумя одинаковыми катушками, которые надеты на железо статора. Каждая катушка возбуждения имеет по две обмотки.  [1]

Возбуждение электродвигателей осуществляется от возбудителей серии ТЕ8 - 320 с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Питание возбудителей осуществляется от отдельно стоящего трансформатора 380 В. Возбудители и трансформаторы должны устанавливаться за пределами взрывоопасных зон.  [3]

Схема теплового контроля. А - электродвигатель. Б - возбудитель. В - воздухоохладитель. Места замера температур. 1, S, s - медь I, П, III фаз, а, 4, б - сталь I, II, III фаз. 7, 8, 11, 12 - холодный воздух. 9, ю, 13 - горячий воздух. 14, 15 - подшипники двигателя. 76, 17-подшипники нагнетателя. 18 - холодная вода, 19 - горячая вода.| Турбокомпрессорный агрегат с нагнетателем 280 11 - 1 и синхронным электроприводом СДСЗ-4500-1500. I - всасывающий трубопровод. 2 - нагнетатель. з - редуктор. 4 - электродвигатель.  [4]

Возбуждение электродвигателя выполняется в трех вариантах: от статического тири-сторного устройства типа ТВУ-65-320; от возбудительного агрегата, состоящего из асинхронного двигателя типа А2 - 81 - 4 40 кВт, 220 / 380 В, 1460 об / мин, и возбудителя ПВ-91 29 кВт, 84 В, 1460 об / мин, с реостатом возбуждения, от бесконтактной схемы возбуждения.  [5]

Возбуждение электродвигателей осуществляется от возбудителей серии ТЕ8 - 320 с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Питание возбудителей осуществляется от отдельно стоящего трансформатора 380 В. Возбудители и трансформаторы устанавливают за пределами взрывоопасных зон.  [6]

Возбуждение электродвигателей предполагается статическое или бесконтактное от вращающихся выпрямителей с системами управления и автоматическим регулированием тока возбуждения. Большое распространение в промышленности имеют также синхронные двигатели других типов и исполнений.  [7]

Возбуждение электродвигателей предусмотрено от тиристорных возбудительных устройств ( ТВУ) с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Устройство ТВУ, укомплектованное трансформатором питания, поставляется комплектно с электродвигателем. Охлаждение электродвигателей - воздушное в режиме самовентиляции. Двигатели СДНЗ-2 допускают также принудительную вентиляцию по разомкнутому циклу. Электродвигатели имеют стояковые подшипники скольжения, но могут быть изготовлены по заказу и с подшипниками качения.  [8]

Возбуждение электродвигателя производится возбудителем ВТС-50-3000 с замкнутым циклом вентиляции и продуваемым под избыточным давлением. Для компенсации утечек воздуха в электродвигателе и возбудителе имеется отдельный вентилятор.  [9]

Возбуждение электродвигателей предусмотрено от ти-ристорных возбудительных устройств ( ТВУ) с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Устройство ТВУ, укомплектованное трансформатором питания, поставляется комплектно с электродвигателем. Охлаждение электродвигателей - воздушное в режиме самовентиляции. Двигатели СДНЗ-2 допускают также принудительную вентиляцию по разомкнутому циклу. Электродвигатели имеют стояковые подшипники скольжения, но могут быть изготовлены по заказу и с подшипниками качения.  [10]

Возбуждение электродвигателя предусматривается от статического тиристорного возбудителя типа ВТЕ 10 - 315 / 230, а пуск - от преобразователя частоты.  [11]

Возбуждение электродвигателей предусмотрено от тиристорных возбудительных устройств типа ТВУ с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Устройство ТВУ, укомплектованное трансформатором питания, поставляется комплектно с электродвигателем. Охлаждение электродвигателей - воздушное в режиме самовентиляции. Двигатели СДНЗ-2 допускают также принудительную вентиляцию по разомкнутому циклу. Электродвигатели имеют стояковые подшипники скольжения. Но могут быть изготовлены по заказу и с подшипниками качения.  [13]

Возбуждение электродвигателей предусмотрено от тиристорных возбудительных устройств ( ТВУ) с системой управления и автоматического регулирования тока возбуждения. Устройство ТВУ, укомплектованное трансформатором питания, поставляется комплектно с электродвигателем. Охлаждение электродвигателей - воздушное в режиме самовентиляции. Двигатели СДНЗ-2 допускают также принудительную вентиляцию по разомкнутому циклу. Электродвигатели имеют стояковые подшипники скольжения, но могут быть изготовлены по заказу и с подшипниками качения.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Тиристорные системы самовозбуждения

рования. Недостатком АВ является потребность в большой мощности управления, достигающей 50...80% номинальной мощности возбудителя.

Рис. 2.2.1.36. Бесконтактная синхронная машина с асинхронным (а) и синхронным (б) возбудителями

Синхронные возбудители имеют в 10...15 раз большие постоянные времени, чем у АВ. Это является их недостатком. Но у СВ существенно меньшей является мощность управления, определяемая потерями в обмотке возбуждения СВ. Чтобы повысить быстродействие, СВ могут выполняться без демпферных обмоток. Это приводит к увеличению индуктивного фазного сопротивления коммутации, определяемого значением переходного индуктивного сопротивления СВ, и к ухудшению режима коммутации вращающегося ППВ.

Одним из эффективных способов улучшения показателей синхронных машин со статическими системами возбуждения является снижение напряжения на обмотке возбуждения ОВ при соответствующем росте тока. Понижение напряжения на ОВ облегчает условия охлаждения машины благодаря уменьшению числа витков и увеличению сечения проводников ОВ, увеличивает полезное сечение ОВ на 60...80 % за счет уменьшения объема изоляции.

Однако для получения токов возбуждения в тысячи ампер при значительно меньших значениях токов, допускаемых тиристорами, приходится применять параллельное соединение тиристоров в ППВ, что вызывает определенные трудности с равномерным распределением токов между тиристорами параллельных ветвей. Это объясняется неодинаковыми параметрами тиристоров, что приводит к перегрузке по току тиристоров, имеющих более крутые ветви прямой вольт-ампернойхарактеристики.

Кроме независимой вентильной системы возбуждения, применяются и системы самовозбуждения. Преимуществом таких систем является то, что они не имеют электромашинного возбудителя; необходимая для возбуждения синхронной машины энергия отбирается от главной или дополнительной

73

обмотки якоря. В результате повышается надежность системы, уменьшается ее стоимость.

На рис. 2.2.1.37 показана схема тиристорного самовозбуждения турбогенератора ТГВ-300.

Рис. 2.2.1.37. Тиристорная система самовозбуждения:

РР — разрядник, защищающий обмотку возбуждения от перенапряжения; ГС — гасящее сопротивление; КС — контактор (ГС и КС используются

при включении турбогенератора в сеть способом самосинхронизации) 74

Система возбуждения имеет две группы тиристоров, одна из которых (РГВ) образует рабочий выпрямитель, а другая (ФГВ) — форсировочный. Рабочая группа тиристоров, обеспечивающая в основном нормальный режим работы, присоединена к ответвлению трансформатора ВТ, подключенного к выводам обмотки статора турбогенератора. К форсировочной группе тиристоров подводится геометрическая сумма напряжений двух трансформаторов: выпрямительного ВТ и последовательного СТ. Первичная обмотка последовательного трансформатора — СТ1 — включена последовательно в цепь статора турбогенератора, а вторичная — СТ2 — последовательно со вторичной обмоткой выпрямительного трансформатора. Благодаря этому выпрямленное напряжение зависит не только от напряжения турбогенератора, но и от тока его обмотки статора. Это позволяет обеспечить как нормальные режимы работы турбогенераторов, так и форсировку тока ротора при удаленных и близких коротких замыканиях. При этом в случае удаленных КЗ форсировка тока возбуждения создается напряжением выпрямительного трансформатора ВТ, а при близких КЗ — напряжением последовательного трансформатора. Поэтому требуемая кратность форсировки достигается во всех случаях. Применяются также схемы только с выпрямительным трансформатором. Они проще, однако при КЗ вблизи генератора напряжение на его выводах снижается, что приводит к снижению напряжения и на тиристорах. Таким образом, последовательный трансформатор обеспечивает более надежное возбуждение при близких КЗ. Как рабочий, так и форсировочный выпрямители имеют по шесть параллельных ветвей в каждом плече и в каждой ветви по три тиристора, включенных последовательно. Распределение тока по ветвям достигается индуктивными делителями тока. В каждой ветви установлены предохранители для защиты от коротких замыканий внутри преобразователя. Система возбуждения сохраняет свою работоспособность при выходе из строя одной из параллельных ветвей в плечах мостов преобразователей. Для измерений токов ротора рабочей и форсировочной групп тиристоров в схеме установлены измерительные шунты Ш1...ШЗ. Отключение одного моста или автоматического регулятора возбуждения АРВ в двух групповой схеме не приводит к потере возбуждения турбогенератора. Управление тиристорами и током возбуждения осуществляется от систем управления СУТР и СУТФ. При пуске турбогенератора, когда напряжение на обмотке статора отсутствует, ток в ротор подается от постороннего источника включением контактора 1К. Схема начального возбуждения автоматически отключается после начала процесса самовозбуждения. Гашение поля производится автоматом гашения поля АГП с одновременным переводом тиристоров в инверторный режим. Контактор 2АВ переключает обмотку ро-

тора на резервный возбудитель. Недостатком системы самовозбуждения

является относительно низкая стабильность напряжения.

75

Системы частотного управления синхронным двигателем

Использование полупроводниковых преобразователей частоты открывает большие возможности при создании электромеханических систем с синхронными двигателями (СД). Эти системы обладают такими несомненными достоинствами, как стабильность угловой скорости независимо от момента нагрузки во всем диапазоне регулирования угловой скорости, большими значениями моментов на ползучих скоростях при регулировании напряжения и тока возбуждения. Они позволяют получить высокую точность синхронного движения управляемых машин.

Напомним, что электромагнитный момент синхронного двигателя с явно выраженными полюсами определяется следующей зависимостью:

 

3UE

0

 

3U2

1

 

1

 

 

M =

 

sin(θ)+

 

 

 

 

sin(2θ),

(2.2.1.63)

 

 

 

 

 

 

ω0xd

 

 

 

 

 

 

 

 

2ω0xq

 

xd

 

где U — напряжение якоря;Е0 — ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря;ω0 — угловая скорость магнитного поля;xd — синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси;xq — синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси;θ — угол нагрузки.

Это выражение удобно представить, пренебрегая насыщением в виде

 

UI

B

U

2

 

M = A

 

sin(θ)+B

 

 

sin(2θ),

(2.2.1.64)

 

 

 

 

f

 

 

f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где IВ — ток возбуждения синхронного двигателя; А и В — постоянные величины.

Рассмотрим режим работы СД при f = const;U = var;IB = var. Этот режим является наиболее характерным для нерегулируемых систем с синхронными двигателями. Формула электромагнитного момента для этого случая имеет вид:

M =C1UIB sin(θ)+C2U 2 sin(2θ),

(2.2.1.65)

где C1 =A/f;C2 =B/f2.

Для характеристики электромеханических свойств удобно рассматривать регулирование синхронного двигателя отдельно при Iв = var;U = const иIв = const;U = var.Моментно-угловыехарактеристики при этом соответственно представлены на рис. 2.2.1.38 и рис. 2.2.1.39. При частотном регулировании СД, когдаU/f = const;IB = var, аналитическая зависимость для момента

имеет вид

 

M =C1IB sin(θ)+C2 sin(2θ),

(2.2.1.66)

где C1=AU/f; C2 = B(U/f)2.

Характеристики для этого случая представлены на рис. 2.2.1.40. Рассмотрим режим частотного регулирования СД при U = const;Iв = const;f = var. Формула электромагнитного момента:

M =

C1

sin(θ)+

C2

sin(2θ),

(2.2.1.67)

f

f 2

 

 

 

 

 

 

76

 

 

где C1=AUIB; C2 = BU2.

Из последнего выражения видно, что при сниженных угловых скоростях (частотах напряжения статора) синхронный двигатель обладает значительным максимальным моментом. Моментно-угловыехарактеристики для случая изменения только частоты приведены на рис. 2.2.1.41.

Рис. 2.2.1.38. Моментно-угловыехарактеристики синхронного двигателя приIВ = var;U = const: 1 — нормальное возбуждение; 2

—повышенное возбуждение; 3

—пониженное возбуждение; М1

—момент от поля возбуждения;

М2 — момент от явнополюсности; М — суммарный момент

Рис. 2.2.1.39. Моментноугловые характеристики синхронного двигателя при IВ =

const; U = var: 1 -U =Uном; 2 –U >UHOМ, 3 -U<UHOM;M1 —

момент от поля возбуждения; M2 — момент от явнополюсности;M — суммарный момент

Увеличение максимального момента при снижении угловой скорости (частоты статорного напряжения) СД, но при неизменном напряжении связано с большим значением тока статора, которое определяется уменьшением противоЭДС и реактивных сопротивлений машины.

Закон регулирования напряжения и тока возбуждения неявно полюсного синхронного двигателя или приближенный закон регулирования для крупных явно полюсных синхронных двигателей при изменении угловой скорости (частоты) и момента нагрузки и заданном запасе статической устойчивости найдем, воспользовавшись первой составляющей (2.2.1.64) для электромагнитного момента.

При постоянстве угла нагрузки синхронного двигателя закон регулирования напряжения и тока возбуждения находим следующим образом:

1sin(θном)= AUномIВ.ном(fномMном )= AU IB(fM ),

77

откуда

UIB(UномIВ.ном)= f M (fномMном ).

(2.2.1.68)

При U/f =Uном/fном = const получим зависимость регулирования тока возбуждения синхронного двигателя от момента на валу:

Рис. 2.2.1.40. Моментно-угловые

Рис. 2.2.1.41. Моментно-

характеристики

частотно-

угловые

характеристики син-

регулируемого

синхронного

хронного двигателя при U =

электропривода при U/f= const;Iв

const; Iв = const;f = var:M1 —

= var: 1 — нормальное возбуж-

момент от поля возбуждения,

дение; 2 — повышенное возбуж-

M2 — момент от явнополюс-

дение; 3 — пониженное возбуж-

ности; М — суммарный мо-

дение; М1 — момент от поля

мент

 

возбуждения; М2 — момент от

 

 

явнополюсности; М — суммар-

 

 

ный момент

Iв/Iв.ном= M/Мном.

(2.2.1.69)

 

Из выражения (2.2.1.69) следует,

что при постоянном отношении U/f

возбуждение синхронного двигателя должно изменяться прямо пропорционально изменению момента на валу.

Для Iв =Iв.ном = const из (2.2.1.68) следует, чтоU/f =Uном/fном = const, и

регулирование производится при постоянном моменте.

При постоянной мощности регулирование осуществляется изменением только частоты при неизменном возбуждении и напряжении.

78

f = const при Р = Рном = const; U/f2

По аналогии с двухзонным регулированием двигателей постоянного тока независимого возбуждения можно осуществить двухзонное регулирование угловой скорости синхронных двигателей; при постоянном моменте используется регулирование в зоне до номинальной угловой скорости, а при постоянной мощности — в зоне регулирования выше номинальной угловой скорости.

Для синхронных двигателей с явно выраженными полюсами при существенном влиянии реактивной составляющей момента закон регулирования напряжения определяется таким же образом, как и для неявно полюсной машины. Из уравнения (2.2.1.63) при условии постоянства угла θ и тока возбуждения (IВ = const), приняв в ограниченном диапазоне регулирования угловой скоростиE ≈ U, получим

U

=

f

M ,

(2.2.1.70)

Uном

 

fном

M ном

 

т. е. закон регулирования имеет тот же вид, что и для асинхронного двигателя при частотном управлении. Следовательно, и частотные законы регулирования для различного вида нагрузок будут одинаковыми для обоих типов машин:

U/f = const приМ =Мном = const,U/= const при вентиляторной нагрузке.

При низких частотах пренебрежение активным сопротивлением статорной обмотки вносит значительное искажение в расчетное значение электромагнитного момента. Однако отрицательное влияние активного сопротивления статора на характеристики синхронного двигателя проявляется в меньшей степени и при относительно более низких частотах, чем в случае асинхронного двигателя, и может быть в определенной мере скомпенсировано регулированием возбуждения.

Частотное регулирование, являясь практически единственным способом регулирования угловой скорости синхронных двигателей, характеризуется в основном такими же показателями, что и частотное регулирование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Современные электромеханические системы с СД, несмотря на разнообразие вариантов, имеют определенные общие черты в отношении состава, взаимосвязи основных частей, принципа действия [4], которые отражены на функциональной схеме, представленной на рис. 2.2.1.42.

Обмотка якоря двигателя М питается от полупроводникового преобразователя частотыUF, обмотка возбуждения — от полупроводникового возбудителя ME. Управление преобразователем частоты (ПЧ) и возбудителем осуществляет устройство автоматического регулирования ACL. В это устройство вводится задание скорости системы от органа ручного управления АСН или от системы автоматического управления скоростными режимами технологического агрегата.

79

В устройство регулирования поступает информация о положении ротора двигателя от датчика углового положения ротора BG, механически соединенного с двигателем, а также об электрическом состоянии двигателя от датчиков тока якоря UA и возбуждения UAE (возможно использование и других датчиков). В большинстве современных электромеханических систем с СД управление преобразователем частоты осуществляется в функции углового положения ротора двигателя. При этом в любом установившемся режиме выходная частота ПЧ в точности совпадает с частотой ЭДС вращения СД.

Рис. 2.2.1.42. Общая функциональная схема регулируемого электропривода с синхронным двигателем

Рассмотрим ПЧ, применяемые для питания якоря СД в регулируемых системах. Ими могут быть НПЧ, представляющие собой совокупность нескольких реверсивных комплектов тиристорных преобразователей, выполненных по системе выпрямитель—инвертор(ВИ).

Если имеется три реверсивных ВИ и на их входы поданы синусоидальные сигналы с одинаковой амплитудой и сдвигом на 1/3 периода, то образуется симметричный трехфазный источник с регулируемой частотой и амплитудой, который может быть использован для питания трехфазной обмотки якоря.

Коммутация тиристоров ВИ — естественная под действием напряжения источника питания. Для питания трехфазной обмотки якоря используются три ВИ; возможные варианты схемы цепей якоря показаны на рис. 2.2.1.43. На рис. 2.2.1.43,а фазы якоря изолированы друг от друга, питание же трех ВИ осуществляется от общего трехфазного источника — трансформатора или генератора. На рис. 2.2.1.43,б фазы якоря соединены друг с другом, например по схеме Y, но для питания выпрямителя необходимы три изолированных друг от друга источника — три трехфазных обмотки трансформатора или генератора.

В системах большей мощности используются ВИ по двенадцатитактной схеме: последовательной (рис. 2.2.1.44,а) или параллельной (рис. 2.2.1.44,б).

80

Формирование управляющих импульсов в НПЧ для тиристоров каждого из ВИ осуществляется СИФУ.

Рис. 2.2.1.43. Схемы главных цепей синхронного двигателя с НПЧ: а — изолированное питание обмоток;б — трехпроводная схема

Частота выходного напряжения может изменяться от нуля. По мере увеличения выходной частоты ухудшается гармонический состав выходного напряжения НПЧ и токов, потребляемых им от источника питания; нагрузка тиристоров становится неравномерной; для сглаживания пульсаций токов якоря необходимы в этом случае индуктивности.

81

Некоторую их часть составляют индуктивности рассеяния якоря. При росте частоты растет и напряжение на этих индуктивностях, режим работы электромеханической системы становится весьма неэкономичным. Эти обстоятельства ограничивают сверху частотный диапазон уровнем 1/4...1/3 частоты источника у шеститактных преобразователей, 1/3...1/2 у двенадцатитактных.

Рис. 2.2.1.44. Схемы двенадцатитактных НПЧ: а — последовательная;б — параллельная

Каждый ВИ, входящий в НПЧ, потребляет от источника реактивную мощность. Потребление реактивной мощности тем больше, чем меньше выходное напряжение.

Для питания маломощных (до 10 кВт) СД используются инверторы напряжения с широтно-импульсноймодуляцией (ИН с ШИМ) (рис. 2.2.1.45,а), которые преобразуют постоянное напряжение в напряжение регулируемой частоты и амплитуды.

Силовая цепь ИН с ШИМ образуется полностью управляемыми ключевыми элементами (рис. 2.2.1.45,б). Для трехфазного якоря используется шесть ключей, соединенных по мостовой схеме. Ключ должен не только открываться, но и закрываться по сигналам управления. Наиболее перспективны ИН с ШИМ на основе полностью управляемых полупроводниковых приборов: двухоперационных тиристоров или силовых транзисторов.

Каждая пара ключей (А1...А4, А3...А6, А5...А2) с определенной периодичностью (период модуляции) переключается. Для снижения коммутационных потерь энергии желательно иметь частоту модуляции fм как можно более низкой. Однако имеются обстоятельства, которые ограничивают снизу частоту модуляции. Объясняется это тем, что при малом отношении частоты

82

модуляции к максимальной рабочей частоте fsmax затруднено сглаживание токов якоря. Кроме того, при малом отношении частот неблагоприятно влияет дискретный характер управления ИН с ШИМ. Поэтому обычное отношение частот принимают по условиюfM/fsmax ≈ 10...20.

Рис. 2.2.1.45. Схемы главных цепей синхронного двигателя, питаемого от инвертора напряжения с ШИМ

Для питания якорей СД, особенно быстроходных, широко применяются преобразователи частоты с АИТ. Схема главной цепи ПЧ с АИТ представляет собой совокупность двух нереверсивных тиристорных ВИ, один из которых — UV — подключен к источнику питания (трансформатору, генератору), другой — UZ — к якорю СД (рис. 2.2.1.46).

Рис. 2.2.1.46. Схема главных цепей синхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты с АИТ

В промежуточной цепи постоянного тока включен сглаживающий реактор L. В двигательном режиме СД преобразователь UV работает выпрямителем; он передает энергию от источника в цепь постоянного тока.

Преобразователь UZ работает как инвертор, он передает энергию из цепи постоянного тока в якорь синхронного двигателя. В тормозном режиме СД преобразователь UZ переходит в выпрямительный режим, а преобразователь UV — в инверторный.

83

Преобразователь UV, как и любой ВИ, подключенный к источнику, работает во всех режимах с естественной коммутацией вентилей от напряжения источника. В АИТ (преобразователь UZ) — коммутация естественная от ЭДС вращения СД. Необходимая для работы АИТ реактивная мощность поступает от синхронного двигателя, который должен работать как источник реактивной мощности с опережающим током якоря. Условия коммутации тиристоров АИТ накладывают ограничения на режимы синхронного двигателя, вследствие этого несколько ухудшаются его массогабаритные и энергетические показатели.

Современные преобразователи частоты с АИТ позволяют получить выходную частоту до 1000... 5000 Гц. Диапазон регулирования скорости сравнительно невелик — до 10:1.

Объясняется это тем, что при малых угловых скоростях ЭДС вращения недостаточна для коммутации тиристоров АИТ.

Области применения разновидностей синхронных двигателей для регулируемых систем

Каждый из видов двигателей имеет свою целесообразную область практического применения в регулируемых электромеханических систе-

мах. Для СД такой областью являются прежде всего системы средней и большой мощности (с номинальным моментомMном > 3 кН м) и диапазоном регулирования скорости более 2:1. В этой области СД по сравнению, например, с асинхронным имеет более высокие энергетические показатели (КПД и соsϕ). Кроме того, СД обладает повышенной управляемостью. Специальные виды СД: с постоянными магнитами, с когтеобразными полюсами гомополярные машины — позволяют использовать преимущества СД и в системах малой мощности, и в мощных быстроходных и сверхбыстроходных электроприводах.

Неявнополюсный СД с электромагнитным возбуждением по одной оси имеет преимущества перед явнополюсным СД по механической надежности, но уступает ему в отношении потерь на возбуждение. Для низкочастотных высокодинамичных электроприводов существенное значение имеет и другой недостаток неявнополюсного СД: требуется повышенный запас по напряжению якоря, что вызывается повышенным эквивалентным значением поперечной составляющей индуктивного сопротивленияХmqэ. Уголθ между вектором основного потока Фδ и продольной осью СД изменяется в широких пределах при изменении момента, и для быстрого поворота вектора Фδ требуется значительное динамическое напряжение якоря. Поэтому данная разновидность СД, как и в случае питания от сети, может быть рекомендована для быстроходных приводов с максимальной частотой вращения 1500...3000мин-1 со спокойным режимом работы, например для насосов и турбокомпрессоров.

84

Явнополюсный синхронный двигатель с электромагнитным возбужде-

нием по одной оси — основной вид СД для регулируемых электромеханических систем. Он имеет высокие энергетические показатели по сравнению с другими разновидностями СД. Эти двигатели перспективны для главных приводов и большинства механизмов прокатных станов, электроприводов крупных экскаваторов, крупных цементных и рудоразмольных мельниц.

Противопоказания к применению явнополюсного СД связаны с контактным токосъемом и недостаточной механической надежностью ротора с обмотками (даже в обращенной конструкции), поэтому этот двигатель нецелесообразно применять для быстроходных систем с максимальной частотой вращения свыше 1500 мин-1.

Бесконтактный синхронный двигатель с электромагнитным возбуж-

дением применяется для систем в тех случаях, когда недопустим контактный токосъем. Такой двигатель позволяет создавать регулируемые электроприводы средней и большой мощности на большие частоты вращения — свыше 3000 мин-1.Для сверхбыстроходных систем перспективны гомополярные синхронные двигатели. Они применяются для быстроходных турбокомпрессоров, главных приводов скоростных проволочных станов.

Машины с когтеобразными полюсами отличаются более полным ис-

пользованием активных материалов. Их можно применять для электромеханических систем средней мощности и скорости. Явнополюсный компенсированный синхронный двигатель перспективен для низкочастотных сверхдинамичных электроприводов средней и большой мощности (чаще всего — в обращенной конструкции). По сравнению с некомпенсированным СД требуется пониженное динамическое напряжение якоря, поскольку вектор Фδ в целесообразных режимах компенсированного СД не отклоняется от продольной оси.

СД с постоянными магнитами — наиболее удачный вариант двигателя для электроприводов малой мощности с однозонным регулированием скорости, работающих при моментах, близких к номинальному. При недогрузке и перегрузке энергетические показатели этих двигателей заметно ухудшаются, что препятствует их применению в высокодинамичных электроприводах с частыми перегрузками, особенно при повышенных требованиях к энергетическим и массогабаритным показателям.

СД с комбинированным возбуждением не уступает по динамическим качествам СД с электромагнитным возбуждением. Так как СД с комбинированным возбуждением являются контактными, они отличаются от бесконтактных СД с электромагнитным возбуждением улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями: вследствие применения постоянных магнитов существенно понижаются ток возбуждения и потери на возбуждение. Синхронный двигатель с комбинированным возбуждением по своим динамическим свойствам и режимам имеет преимущества по сравне-

85

нию с СД с постоянными магнитами: обеспечивает двухзонное регулирование скорости, высокоэкономичные режимы при резкопеременной нагрузке.

Итак, областью целесообразного применения СД с комбинированным возбуждением являются высокодинамичные электроприводы малой мощности с повышенными требованиями к массогабаритным и энергетическим показателям. Примером такого электропривода может служить мотор-колесоэлектромобиля.

2.2.1.5. Системы электропривода с шаговым двигателем. Системы электропривода с вентильным двигателем

В системах автоматики для преобразования управляющих импульсов в заданный угол поворота применяются синхронные двигатели, в которых магнитное поле статора не вращается равномерно, а поворачивается дискретно при подаче управляющего сигнала. При этом вращающий момент резко изменяется во времени и имеет форму импульсов, а ротор совершает дискретные перемещения. Такие СД называют импульсными или шаговыми

(ШД).

Статор ШД имеет две (иногда несколько) смещенные в пространстве сосредоточенные или распределенные обмотки, которые последовательно питаются постоянным током от сети постоянного тока через коммутатор. При этом полюсы ротора устанавливаются против возбужденных полюсов статора, по обмоткам которых протекает ток. При подаче тока в другие обмотки статора ротор поворачивается на один шаг в положение, при котором его полюсы устанавливаются против следующих возбужденных полюсов статора. При каждом переключении постоянного тока в обмотках статора (обмотках управления) ротор ШД поворачивается на один шаг, вследствие чего движение ротора состоит из последовательных элементарных поворотов или шагов, совершаемых по апериодическому или колебательному закону.

Функциональная схема электромеханической системы с шаговым двигателем приведена на рис. 2.2.1.47 [4].

ШД

fвх

ЭК

 

ФИ

(РИ)

УМ

БУ Рис. 2.2.1.47. Функциональная схема шагового привода

Состоит из ШД и электронного блока управления БУ. БУ преобразует последовательность импульсов входного сигнала fвх в многофазную систему напряжений, приложенных к фазам ШД. БУ состоит из ФИ – формирователь

86

studfiles.net

Тиристорное возбудительное устройство - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Тиристорное возбудительное устройство

Cтраница 1

Тиристорное возбудительное устройство позволяет осуществлять автоматическое регулирование тока возбуждения, автоматический пуск синхронного двигателя с подачей возбуждения в функции тока статора или времени, форсировку по напряжению возбуждения при номинальном напряжении источника питания, форсировку возбуждения при падении напряжения сети более 15 - 20 % от номинального.  [1]

Тиристорные возбудительные устройства ТВУ2 ( возбудительные устройства серий ТВ-400 и ТЕ8 принципиально мало отличаются от ТВУ2) для возбуждения - и управления синхронными двигателями в основном состоят из тиристорного преобразователя, согласующего трансформатора и комплекта аппаратов защиты, измерения и управления. Все оборудование и аппараты управления ( кроме согласующего трансформатора) размещаются в металлическом шкафу двухстороннего обслуживания. Согласующий трансформатор устанавливается отдельно. Функции управления, регулирования и защиты тиристорного возбудительного устройства ТВУ2 осуществляет электронная система управления ( ЭСУ), состоящая из целого ряда отдельных блоков. Система электронного управления выполняет следующие функции: автоматическую подачу возбуждения при пуске синхронного двигателя в функции скольжения; формирование и подачу импульсов зажигания на управляющие электроды силовых тиристоров преобразователя; автоматическое или ручное регулирование возбуждения синхронного двигателя; защиту синхронного двигателя от длительного хода, а пускового сопротивления от перегрева; защиту ротора от длительной перегрузки по току; защиту от внешних и внутренних коротких замыканий тиристорного преобразователя; ограничение тока возбуждения по максимуму, а напряжения по минимуму; обеспечение режима инвертирования при отключении двигателя; управление током возбуждения в функции напряжения и тока статора двигателя.  [2]

Комплектные тиристорные возбудительные устройства предназначены для возбуждения синхронных двигателей ( рис. 7 - 74) Тиристорные устройства рассчитаны для питания и управления постоянным током обмотки возбуждения синхронных двигателей, применяются как для прямого, так и для реакторного пуска двигателей, изготовляются от 14 7 до 79 кВт на выпрямленный ток 320 А и выпрямленное напряжение 46 - 247 В.  [4]

Тиристорное возбудительное устройство ТВУ-65-320 осуществляет: автоматическое включение обмотки ротора на гасительное сопротивление во время пуска электродвигателя в асинхронном режиме, автоматическое отключение гасительного сопротивления после втягивания двигателя в синхронизм, питание постоянным током и автоматическое регулирование тока возбуждения двигателя, гашение поля путем перевода выпрямителя в инверторный режим при отключении двигателя от сети, при нормальных и аварийных снятиях напряжения, форсировку возбуждения при посадках напряжения.  [5]

Тиристорное возбудительное устройство ТВУ-Ь 5 - 320 предназначено для питания постоянным током обмотки возбудителя синхронного двигателя СДСЗ-4500-1500 и для автоматического управления процессом возбуждения.  [7]

В нашей стране разработаны тиристорные возбудительные устройства ( ТВУ) с системами управления и АРВ синхронных двигателей различного назначения.  [9]

В настоящее время вместо вращающихся возбудителей применяют тиристорные возбудительные устройства, для которых это требование отпадает.  [10]

Завод Электромашина ( г. Харьков) выпускает тиристорные возбудительные устройства серии ТВУ на номинальный ток 320 А и напряжения от 46 до 247 В. Эти устройства выполняют примерно те же функции, что и устройства серии К.  [12]

Возбуждение осуществляется одним из следующих устройств: тиристорным возбудительным устройством серии ТВУ-2; бесщеточным возбудительным устройством серии БВУ и электромашинным возбудителем серии ВТ.  [13]

Для питания обмотки возбуждения в современных синхронных машинах применяют тиристорные возбудительные устройства.  [14]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru


Смотрите также