Высоковольтные устройства плавного пуска

Серия MVC4

предназначена для запуска двигателей переменного тока среднего напряжения в любых приложениях с фиксированной скоростью вращения. Она обеспечивают максимальную защиту с помощью построения точной температурной модели двигателя («True Thermal Modeling»), позволяя при этом обеспечить плавный и непрерывный контроль ускорения и замедления во время пусков и остановок. Устройство плавного пуска серии MVC4 гарантирует контроль и защиту электропитания наиболее важных активов на вашем производстве.

Напряжения питания
2300, 3300, 4160, 6000/7200В, 10-15кВ +10% — -15%, 50/60 Гц

Диапазон мощностей
до 7 460 кВт для 6 кВ (1000 Amps max)
до 15 666 кВт для 10 кВ (1000 Amps max)

Перегрузочная способность
500% — 60 секунд, 600% — 30 секунд

Свяжитесь с нами для заказа отличных от стандартных параметров изделий

Плавный пуск и защита двигателей переменного тока

Совершенный уровень защиты двигателя обеспечивается благодаря комбинации функций защиты двигателя высокого класса и плавного пуска для тяжелых режимов работы. Гибкие функции контроля и различные кривые разгона для конкретных приложений позволяют отказаться от поиска компромиссных решений.

Высокий уровень оптоволоконной изоляции секции низкого напряжения (стандарт для всей линейки оборудования) обеспечивает надежность и безопасность работы.

В качестве недорогой опции предлагается герметичное исполнение корпуса уровня до IP65 уличного применения.

Высоковольтное устройство плавного пуска серии MVC4 обеспечивает высокую номинальную мощность устройств для максимальной допустимой нагрузки по току. Перегрузочная способность 500 % в течение 60 секунд – пускатель MVC4 никогда не будет узким местом Вашей системы.

Мощный отпирающий импульс обеспечивает надежное открытие тиристоров без реакторов (в отличие от менее эффективной импульсной шлейфовой модели, которая требует установки реактора для предотвращения выхода из строя тиристора и двигателя)

Функциональные особенности

• Развитые функции защиты двигателя и кривые разгона/торможения, программируемые с помощью панели управления или портативного компьютера
• Оптоволоконная изоляция (класс 110 кВ импульсного напряжения) секции низкого напряжения обеспечивает надежность и безопасность
• Встроенный измерительный силовой трансформатор на 120 В, измерение тока и напряжения.
• Разъединитель нагрузки с блокировкой двери для безопасности
• Видимое заземление для безопасной эксплуатации
• Предохранители двигателя с индикацией перегорания предохранителей
• Вводной вакуумный контактор
• Полностью рассчитанный на номинальный ток байпассный контактор для снижения потерь на тиристорах, также используемый при необходимости прямого пуска
• Силовой тиристорный модуль из последовательно соединенных тиристоров с кольцевым трансформатором тока для надёжного отпирания тиристоров
• Дополнительная плата для подключения до 12 датчиков температуры контроля температуры
• Датчик тока утечки на землю (опция)
• Ввод питания сверху, отходящие линии снизу с отсеком разрядников
• Съемная вводная пластина для удобного подсоединения
• Шкаф со степенью защиты до IP65

Совершенная защита

• Точная температурная модель двигателя позволяет следить за его температурой во время старта и работы, учитывая при этом условия окружающей среды.
• Термическая память осуществляет непрерывную защиту двигателя от тепловой перегрузки, даже после полной потери питания.
• После восстановления питания, устройство плавного пуска серии MVC4 помнит последний тепловой режим электродвигателя, отслеживая время отключения с помощью часов реального времени и нужным образом корректирует термическую модель.
• Не стираемая при отключении память хранит термическое состояние без необходимости в батареях.
• Отслеживание температуры в режиме реального времени для корректировки термической модели для разных режимов охлаждения, зависящих от температуры электродвигателя, текущего режима работы или потерь мощности
• Отклик на динамический перезапуск. Перезапуск допускается лишь только в том случае, если двигатель имеет существенную теплоемкость для успешного перезапуска.
• Корректировка температурной модели позволяет избежать перегрева из-за дисбаланса фаз и не задействовать реле задержки времени
• Гибкая настройка уровня защиты от перегрузки
• Программируемые классы срабатывания. Выбор среди классов от 5 до 30 североамериканского или европейского стандартов NEMA/UL.
• Два режима защит позволяют выбрать кривые срабатывания защит для режимов пуска и работы (например, класс 20 – для пуска, класс 10 – для работы)
• Уровни предупреждения могут быть запрограммированы и установлены с помощью одного из шести встроенных выходных реле
• Задаваемая кривая отключения, выбираемая, исходя из заводских параметров двигателя
• Дистанционный или автоматический сброс срабатывания по перегрузке может быть активирован для удаленного управления

Гибкость комплектации

К заказу устройства плавного пуска доступны множество вариантов решения специальных применений высоковольтного устройств плавного пуска.

Например, возможно управление байпассным контактором УПП, который входит в стандартную комплектацию, для прямого пуска электродвигателя. Обычно это решение применяется с насосами, где невозможность запуска двигателя очень критична.

Так же возможна комплектация устройства плавного пуска дополнительными выходными контакторами, переключающими одно УПП на несколько моторов (так называемый каскадный запуск). В этом случае УПП несмотря на переключение между моторами продолжает контролировать работу всех двигателей.

Возможна поставки с разъединителем на вводе, с вводным контактором, что позволяет превратить УПП в самостоятельное устройство, не требующее вводной ячейки с микропроцессорной защитой, готовое к быстрому запуску в работу. Либо существует вариант устройства с выходным контактором для гарантированного отключения устройства при выводе электродвигателя в ремонт.

Взрывозащищенное исполнение

Для применения во взрывоопасных средах, например в шахтах, разработана специальная версия УПП — взрывозащищенное исполнение.

Шкафы надежно защищены от любого взрыва и абсолютно герметичны. Для кабелей применяются специальные кабельные вводы. Выносной пульт управления также выполнен взрывозащищенным.

Скачать брошюру по высоковольтным УПП серии MVC4

Устройство плавного пуска высоковольтного синхронного двигателя с векторно-импульсным управлением Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

6. Внедрение и испытание систем регулирования нагрузок и устройств взвешивания горной породы на карьерных и шагающих экскаваторах (ЭКГ-20; ЭШ.20.90): Отчет о НИР /ЧПИ. № ГР 01880040550; Рук. А.М. Борисов. Челябинск, 1990. 310 с.

G. Puatibratov, A. Borisov

Increase of efficiency of application of high-speed electric drives of digging mechanisms of career dredges

It is shown, that adaptation offast semiconductor electric drives of power shovels contributes to energy saving and improves the operational reliability of electrical equipment. The objective is to draw attention of mining shovel developers and manufacturers to the opportunity of efficient use of active control methods for dynamical loads of digging mechanisms. It will improve the reliability of mechanical machinery and increase the performance capacity of shovels.

Keywords: the semi-conductor electric drive, dynamic loadings in elastic transfers of mechanisms, productivity increases.

Получено 06.07.10

УДК 621.771.3

С.Н. Басков, канд. техн. наук, доц., (3519) 22-45-87, [email protected] (Россия, Новотроицк, Новотроицкий филиал НИТУ «МИСиС»), М.Н. Давыдкин, асп., (3519) 29-85-29,

[email protected] (Россия, Магнитогорск, МГТУ), А.С. Коньков, асп., (3519) 22-45-87, [email protected] (Россия, Магнитогорск, МГТУ)

УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО ПУСКА ВЫСОКОВОЛЬТНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВЕКТОРНО-ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Рассмотрен способ пуска синхронного двигателя, основанный на импульсном подключении статора двигателя к питающей сети в моменты, когда положения векторов потокосцепления статора и ротора формируют положительный пусковой момент. Представлены принципиальная схема экспериментальной установки, алгоритм ее работы и результаты экспериментов.

Ключевые слова: ударные токи, электромагнитные и механические ударные нагрузки, высоковольтные электродвигатели.

При прямом асинхронном пуске синхронного двигателя в цепи статора возникают ударные токи, которые могут превосходить номинальные в 7 — 14 раз. Эти броски тока вызывают большие электромагнитные и механические ударные нагрузки на двигатели и исполнительные механизмы. Многократные ударные нагрузки приводят к выходу из строя дорогостоящего технологического оборудования и к значительным затратам на его

ремонт. Кроме того, прямой пуск высоковольтного электродвигателя большой единичной мощности, сопровождаемый протеканием пусковых токов, сравнимых по величине с токами короткого замыкания, приводит к глубоким посадкам напряжения питающей сети при каждой операции пуска, что отрицательно сказывается на устойчивости работы других потребителей. В связи с этим персонал предприятий, эксплуатирующий высоковольтные электродвигатели, старается обеспечивать их работу без остановок, возможно более длительное время, даже когда по технологии нет потребности в их работе. А это в свою очередь приводит к значительному перерасходу электроэнергии.

При внедрении систем плавного пуска повышается надежность работы агрегатов и систем их электроснабжения, так как исключаются механические электромагнитные и гидравлические ударные нагрузки. Обеспечивается возможность запуска электродвигателей большой единичной мощности от газотурбинных и дизельных электростанций ограниченной мощности. Увеличиваются сроки службы агрегатов с высоковольтным приводом и длительность межремонтных промежутков, исключаются глубокие просадки напряжений сети в режиме пуска двигателя, что обеспечивает надежное электроснабжение других потребителей электроэнергии подключенных к сети.

На сегодняшний день плавный пуск синхронных двигателей чаще всего осуществляется с отключенной обмоткой возбуждения, при этом используются все способы пуска, применяемые для асинхронных двигателей. Наиболее распространенным способом является плавное повышение напряжения на статоре, с помощью различных регуляторов напряжения. Основным недостатком этого способа является значительное снижение пускового момента, кроме того, возникают сложности в синхронизации с сетью при достижении подсинхронной частоты вращения.

Единственным способом, позволяющим осуществить плавный пуск синхронного двигателя с подключенной обмоткой возбуждения, без значительных бросков тока, является частотный пуск. Однако техническая реализация данного способа затруднена высокой стоимостью преобразователей частоты, особенно высоковольтных. Стоимостные и массогабаритные показатели источника питания (выпрямитель-инвертор) могут быть экономически оправданы только со стороны ограничений технологического процесса, в котором принимает участие конкретный синхронный двигатель.

Большой интерес представляет импульсный способ пуска [1], при котором обмотка якоря синхронного двигателя соединяется с сетью переменного тока через тиристорный коммутатор (рис. 1). Система управления (СУ) подает импульсы управления на тиристоры У81-УБ6, моменты подачи импульсов синхронизированы с положением ротора с помощью датчика положения ротора (ДПР). Импульсы тока статора, взаимодействуя с пото-

ком возбуждения ротора, создают импульсный вращающий момент. Среднее значение момента, а следовательно, и интенсивность пуска регулируется изменением параметров импульсов — длительностью, амплитудой, положением и скважностью посредством фазового управления тиристоров.

Рис. 1. Схема устройства импульсного пуска

Преимущества данного способа пуска заключаются в однократном преобразование энергии, отсутствии звена постоянного тока и высоковольтного реактора, естественной коммутации тиристоров и абсолютной устойчивости тиристорного преобразователя во всех режимах работы, естественной автоматической синхронизации с сетью при достижении синхронной частоты вращения. Вместе с тем этот способ обладает и недостатками: невозможностью ограничения пусковых токов синхронного двигателя, вследствие неполной управляемости тиристоров и необходимостью применения датчика положения ротора.

Авторами разработаны силовая схема и алгоритмы работы устройства плавного пуска, свободного от этих недостатков [2]. Схема (рис. 2) содержит трехфазный диодный мост и один силовой ЮВТ транзистор (или другой полностью управляемый силовой полупроводниковый прибор)

146

коммутирующий обмотки статора на стороне постоянного тока, после диодного моста УЕ)1 — VI) 6.

К системе управления

Рис. 2. Силовая схема для векторно-импульсного управления с широтно-импулъсной модуляцией

Элементы 112, С1, УБ7 являются снабберной цепью, для защиты транзистора от бросков напряжение при коммутации. Сопротивление Ю -датчик тока для схемы защиты транзистора по максимальному току, сопротивление II1 может отсутствовать в схеме при применении приборов со встроенной защитой по току. Достоинство приведенной схемы — применение единственного полностью управляемого силового полупроводникового прибора. Недостатком схемы является то, что силовой транзистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение, значительно превышающее напряжение сети. Так при питании синхронного двигателя от сети 380 В, необходимо применение ЮВТ-транзисторов на 900 . .. 1200 В. Таким образом для питания высоковольтных синхронных двигателей придется применять каскадное включение силовых ключей, однако применительно к данной схеме эта проблема все же решаема, так как требуется только один ключ. Основным отличием от предыдущей схемы является то, что подключение обмоток статора к сети при достижении векторами потокосцепления ротора и статора требуемого взаимного положения в пространстве, возможно в режиме широтно-импульсной мо-

дуляции. Это позволяет реализовать регулируемое ограничение тока статора при пуске. Кроме того, разработан способ определения положения вектора потокосцепления ротора по мгновенным значениям фазных напряжений статора. Для этого система управления оснащена датчиками фазных напряжения статора, токов статора и датчика синхронизации с сетью. Для определения начального положения ротора так же используются мгновенные значения напряжений, которые наводятся в статоре при подаче напряжения возбуждения на неподвижный ротор [3].

Экспериментальные исследования предложенного устройства плавного пуска проводились на лабораторной установке с явнополюсным синхронным двигателем ГАБ-4 с номинальной мощностью Рн=1100 Вт, номинальной частотой вращения пн =3000 об/мин, номинальным напряжением ин= 380 В и током 1н=3 А. На рис. 3. приведены диаграммы электромагнитного момента и угловой скорости синхронного двигателя при векторно-импульсном способе пуска, с ограничением пускового тока на уровне 2 1н (кривая 1 — угловая скорость, кривая 2 — электромагнитный момент). Момент двигателя при векторно-импульсном способе пуска не принимает отрицательных значений, что благоприятно сказывается на динамике разгона двигателя.

160

-40

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Рис. 3. Диаграммы векторно-импульсного пуска синхронного

двигателя

Для сравнения показателей векторно-импульсного способа пуска с наиболее распространенным асинхронным способом пуска от тиристорно-го регулятора напряжения на лабораторной установке был смоделирован асинхронный пуск с аналогичными начальными условиями. При пуске двигателя с помощью транзисторного регулятора напряжения появляются

сарад/с М-ЩНм О I 1!-1-1-1- -1-1-

-1 1

1 1

….. 1

| \ \ \ \ \ \ \ \

отрицательные пики электромагнитного момента, которые уменьшают средний пусковой момент синхронного двигателя. Время разгона двигателя при данном способе пуска в 2 раза больше, чем при векторно-импульсном способе. Кроме того, достигая подсинхронной скорости, при подключении обмотки возбуждения, двигатель совершает колебания возле синхронной скорости, после чего втягивается в синхронизм. При векторно-импульсном способе пуска ротор втягивается в синхронизм естественным путем без перерегулирования.

Таким образом, разработанный способ и устройство плавного пуска синхронных двигателей обеспечивают большее значение пускового момента, по сравнению с асинхронным пуском от тиристорного регулятора напряжения при одинаковом значении ограничения пускового тока. Простота силовой схемы позволяет реализовывать малогабаритные и недорогие устройства плавного пуска, в том числе и для высоковольтных синхронных двигателей.

Список литературы

1. Способ импульсного пуска синхронных машин/ И.Е. Овчинников [и др.]// Электротехника.1987.№3.С. 33-36.

2.Басков С.Н., Давыдкин М.Н. Векторно-импульсный способ пуска синхронных двигателей в компрессорных установках кислородно-компрессорного цеха ОАО «Уральская сталь»// Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 1. С. 99-102.

3.Басков С.Н., Давыдкин М.Н., Коньков А.С. Способ определения положения ротора синхронного двигателя// Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 14-18 декабря 2009 г. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. С. 69-72.

S. Baskov, M. Davydkin, A. Konkov

Unit of smooth start-up of high-voltage synchronous motor with vector-impulse control

The starting method for a synchronous motor based on impulse connection of the motor’s stator with the power system when the positions of stator and rotor flux linkage vectors make positive starting torque is considered. The action chart of the experimental installation, its operating algorithm and the results of the experiments is shown.

Keywords: surge current, electromagnetic and mechanical shock loadings, highvoltage motors.

Получено 06.07.10

Высоковольтные асинхронные двигатели ABB

Модульные двигатели

Высоковольтные двигатели модульной конструкции предлагают самые надежные и оптимизированные решения для широкого спектра промышленных применений в безопасных или взрывоопасных зонах.

 

Диапазон мощностей: до 28,5 МВт

Диапазон напряжений: до 13,8 кВ

Высота шахты: 355–1120 (мм)

Количество полюсов: 2–24 IC011

5 9 IC31, IC611, IC616, IC666, IC81W, IC86W

Степень защиты: IP23, IP24(W), IP55 до IP66 (дополнительно)

Эксплуатация: DOL, VSD

Условия эксплуатации: Безопасная зона, взрывоопасная зона Компрессоры, конвейеры, мельницы, подруливающие устройства

Узнайте больше о модульных двигателях ABB

Двигатели с реберным охлаждением

Высоковольтные двигатели ABB с реберным охлаждением устанавливают эталон для отрасли, предлагая больше ватт на килограмм, чем когда-либо ранее с двигателями с реберным охлаждением, которые также обеспечивают простую настройку и удобство обслуживания.

Стандарт: IEC / NEMA

Диапазон мощности: до 2240 кВт / 3000 л.с. – 12

Охлаждение: IC411, IC416 / TEAC, TEFC

Степень защиты: IP55, до IP66

Эксплуатация: DOL, VSD

Условия эксплуатации: Безопасная зона, опасная зона

Основные области применения:

Насосы, вентиляторы

, Воздуходувки, компрессоры, подъемники, конвейеры, экструдеры, мельницы, резка, пилы

Узнайте больше о двигателях ABB с ребристым охлаждением

Взрывозащищенные двигатели

Высоковольтные взрывозащищенные двигатели АББ рассчитаны на то, чтобы выдерживать давление, вызванное внутренним взрывом, без каких-либо повреждений. Наши взрывозащищенные двигатели являются безопасным выбором для применения в потенциально взрывоопасных средах в соответствии с наиболее важными техническими требованиями для нефтегазовой промышленности.

 

Диапазон мощностей: до 1,6 МВт (7,5 МВт)

Диапазон напряжения: до 11 кВ

Высота шахты: IEC 355 – 500 (500 – 900)

Количество полюсов: 2 – 18

Охлаждение: IC411, IC416 (IC511, IC516)

5 Степень защиты: 9 IP66

Эксплуатация: DOL, VSD

Условия эксплуатации: Взрывозащита, пожаробезопасность и повышенная безопасность

 

Основные области применения:

Насосы, вентиляторы, воздуходувки, компрессоры, центрифуги применяются в большинстве отраслей промышленности во взрывоопасных зонах.

Узнайте больше о взрывозащищенных двигателях АББ

MachSize — онлайн-инструмент выбора

MachSize — это простой в использовании онлайн-инструмент для выбора и настройки высоковольтных двигателей ABB, конфигурируемых на заказ. Эти предварительно спроектированные двигатели отвечают наиболее распространенным требованиям во многих отраслях промышленности, предлагая уровни энергоэффективности, надежности и безопасности, аналогичные инженерным двигателям.

С MachSize вы быстро и легко получите полное предложение. Вы можете настроить высоковольтные двигатели 24/7 через ноутбуки, планшеты, телефоны — любое устройство, имеющее браузер и подключение к Интернету.

Узнайте больше о MachSize

Справочник по двигателям среднего и высокого напряжения

Несмотря на то, что двигатели низкого напряжения имеют широкий спектр потенциальных применений в промышленности, все еще есть случаи, когда для работы требуется более высокое напряжение. В 2018 году Hoyer расширит свою линейку продукции серией двигателей среднего напряжения с напряжением от 3 кВ до 11 кВ, которые хорошо подходят для больших нагрузок.

Технический менеджер Hoyer, Бьярне Нор, знакомит с двигателями среднего и высокого напряжения.

Контроль ограничений

Могут быть разные представления о том, что считать двигателем низкого, среднего или высокого напряжения.

«Некоторые считают все, что выше 1000 В, высоким напряжением. Однако пределы четко определены в стандарте IEC 60038: низкое напряжение — до 1000 В, среднее напряжение — от 1000 В до 35 кВ, а высокое напряжение — более 35 кВ. Таким образом, все двигатели в нашей новой линейке продуктов относятся к категории среднего напряжения», — говорит Бьярне Нор.

Более высокое напряжение обеспечивает потенциал для экономии

Среднее и высокое напряжение особенно важно для тяжелых применений, где требуется двигатель мощностью 400 кВт и выше. Здесь более высокое напряжение позволяет использовать кабели меньшего размера, что значительно снижает затраты на распределительные кабели.

«Повышая напряжение, можно снизить ток. Это означает, что можно использовать распределительные кабели меньшего размера. Более высокое напряжение также является очевидным выбором, если кабели необходимо прокладывать на большие расстояния, например, в туннелях».

Эти отрасли должны учитывать среднее и высокое напряжение

Двигатели среднего и высокого напряжения особенно хорошо подходят для профессионалов, работающих с большими нагрузками.

«Продукт идеально подходит для отрасли HVAC, например, для производителей промышленных вентиляторов и винтовых компрессоров, а также для насосной промышленности».

Система изоляции отличается от низковольтной

На чисто механическом уровне двигатели среднего напряжения существенно не отличаются от стандартных асинхронных двигателей низкого напряжения. Мы все еще говорим о двигателе с реберным охлаждением и смазываемыми подшипниками. Однако есть некоторые важные различия, объясняет Бьярне Нор:

«Статор двигателя среднего напряжения имеет улучшенную систему изоляции, позволяющую использовать его для среднего напряжения. Это включает в себя систему вакуумной пропитки, при которой все углубления заполняются лаком вместе с материалами для защиты от коронного разряда, чтобы предотвратить электрический износ изоляционного материала. Кроме того, увеличивается путь утечки и воздушные зазоры между проводником и землей».

В отличие от двигателя низкого напряжения, двигатель среднего напряжения не имеет клеммной колодки, а вместо этого подключается с помощью высоковольтных изоляторов.

Испытано на электрический и тепловой срок службы

Чем выше напряжение, тем больше влияние на срок службы двигателя. Таким образом, когда речь идет об обеспечении качества двигателей, предъявляются подробные требования к документации и испытаниям.

«В то время как двигатели низкого напряжения будут испытываться только на тепловой срок службы, наши двигатели среднего напряжения испытываются как на электрический, так и на тепловой срок службы. У нас есть документация на все наши двигатели с минимальным сроком службы 20 000 часов. Естественно, у нас также есть кривые производительности и тому подобное, а также возможность классификации на проектной основе для морского сегмента».

Если требуется регулировка скорости, можно установить двигатели с токоизолированными подшипниками, такими же, как те, которые используются в двигателях низкого напряжения, что позволяет дополнительно увеличить срок службы за счет снижения тока подшипников.