ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в регулируемом электроприводе мощностью более 400 кВт с требованиями к непрерывности и повышенной надежности технологического процесса, где в качестве исполнительных двигателей используются многофазные вентильно-индукторные электродвигатели с независимой обмоткой возбуждения.
В известном патенте [1] по существу представлен электропривод, содержащий электродвигатель с многофазной статорной обмоткой, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора. Указанное устройство является наиболее близким аналогом.
К недостаткам электропривода, приводящим к снижению надежности и ограничению в области применения, относятся ограничения по ускорениям, вибрациям и сложность ремонта электродвигателя в незаводских условиях из-за наличия магнитов на поверхности ротора двигателя; невозможность работы двигателя с регулируемым электромагнитным потоком возбуждения в связи с отсутствием независимой обмотки возбуждения.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности электропривода, расширение области применения, кроме известной области для транспортных средств, путем использования для систем непрерывного действия, таких как электроприводы сетевых насосов и тягодутьевых вентиляторов электрических и тепловых станций, электроприводы насосов водоснабжения и откачки сточных вод городов и поселков.
Указанная техническая задача решается тем, что в известном электроприводе, содержащем электродвигатель с многофазной статорной обмоткой, разделенной на независимые каналы, датчик положения ротора,
установлен многофазный вентильно-индукторный электродвигатель с независимой обмоткой возбуждения, в электропривод введены устройства автоматического включения резерва, соответствующие вводы которых соединены между собой и с фидерами сетевого питания, а выходы подключены к входам трансформаторов напряжения, выходы трансформаторов соединены с независимыми между собой входам устройства распределения силового питания с коммутационной и защитной аппаратурой, преобразователи частоты, входы которых соединены с независимыми между собой выходами устройства распределения силового питания, станция управления двигателем с коммутационной и защитной аппаратурой, подключенная своими независимыми входами к соответствующим силовым выходам преобразователей частоты, а независимыми выходами соединена с соответствующими статорными обмотками электродвигателя, каждый преобразователь частоты имеет выходы для питания независимой обмотки возбуждения электродвигателя, а также информационные входы, подключенные к выходу датчика положения ротора, все преобразователи частоты соединены между собой локальной промышленной сетью, к которой подключены интеллектуальные модули.
Преимущества многофазного вентильно-индукторного электродвигатель с независимой обмоткой возбуждения известны [2]: отсутствие магнитов на роторе, расширенный диапазон работы при регулировании в цепи независимой обмотки возбуждения, высокая надежность, большая перегрузочная способность, обеспечивающая запас по мощности электродвигателя. Эти достоинства позволяют обеспечить внутреннее оперативное резервирование мощности на случай отказов в преобразователях и возможность кратковременного продолжения работы в аварийных режимах с использованием заложенного резерва мощности, повышая тем самым надежность работы привода. Наличие нескольких фидеров сетевого питания и введение устройств автоматического включения резерва, трансформаторов, устройства распределения силового питания,
преобразователей частоты, станции управления двигателем и интеллектуальных модулей, позволяют задать необходимый режим работы в случае аварийного пропадания напряжения на одном из фидеров и автоматически переключиться на другой фидер с кратковременным использованием во время переключения заложенного резерва по мощности электродвигателя, вследствие чего электропривод продолжает работать без остановки и потери мощности, что важно для систем непрерывного действия, а при восстановлении напряжения на аварийном фидере переключиться обратно и вернуться в исходный режим работы привода, повышая, таким образом, непрерывность работы электропривода.
На фиг.1 представлена структура вентильно-индукторного электропривода.
Вентильно-индукторный электропривод содержит устройства автоматического включения резерва 1, соответствующие вводы которых соединены между собой и с фидерами сетевого питания ФИДЕР1 и ФИДЕР2, а силовые выходы подключены к входам трансформаторов напряжения, выходы трансформаторов соединены с независимыми между собой входами устройства распределения силового питания 3 с коммутационной и защитной аппаратурой. Входы преобразователей частоты 4 соединены с независимыми между собой выходами устройства распределения силового питания 3. Каждый преобразователь частоты 4 имеет силовые выходы для питания статорных обмоток 7 и выходы для питания независимой обмотки возбуждения 8 электродвигателя 10, а своими информационными входами подключен к выходу датчика положения ротора 9. Все преобразователи частоты соединены между собой локальной промышленной сетью, к которой подключены интеллектуальные модули 5. Станция управления 6 двигателем с коммутационной и защитной аппаратурой подключена своими независимыми входами к соответствующим силовым выходам преобразователей частоты 4, а независимыми выходами соединена с соответствующими статорными обмотками 7 электродвигателя 10.
Работа электропривода в общем случае осуществляется следующим образом.
Переменное трехфазное напряжение с ФИДЕРА1 и ФИДЕРА2 одновременно поступает на силовые вводы устройств автоматического включения резерва 1. Для повышения надежности работы одна часть электропривода получает питание с ФИДЕРА1, а вторая с ФИДЕРА2. С силовых выходов устройств автоматического включения резерва питание подается на входы трансформаторов напряжения 2, в процессе работы последних напряжение появляется на их выходах и далее передается на независимые входы устройства распределения силового питания 3. Происходит включение встроенной в устройство коммутационной и защитной аппаратуры, вследствие чего появляется напряжение на независимых выходах этого устройства, а соответственно и на входах преобразователей частоты 4. Получив питание, преобразователи частоты подают на свои соответствующие выходы напряжение для питания обмотки возбуждения 8 электродвигателя 10, с выхода датчика положения ротора 9 начинают поступать сигналы в систему управления каждого преобразователя по его информационным входам, происходит срабатывание коммутационной аппаратуры в станции управления 6 электродвигателем. Электропривод готов к работе. Все преобразователи частоты 4 соединены между собой локальной промышленной сетью, поэтому по команде "пуск" формируется напряжение одновременно на силовых выводах каждого преобразователя частоты, которое поступает далее на независимые входы станции управления 6 электродвигателем и, соответственно, через встроенную коммутационную аппаратуру передается на ее независимые выходы, подключенные к статорным обмоткам 7 электродвигателя 10. Электродвигатель, получив питание, начинает вращаться. К локальной промышленной сети подключены интеллектуальные модули 5, осуществляющие обмен информацией между электроприводом и внешними устройствами. В случае пропадания напряжения на одном из фидеров сетевого питания происходит быстрое
автоматическое переключения на другой фидер. Во время этого переключения задается необходимый режим работы электропривода с кратковременным использованием заложенного резерва по мощности электродвигателя, вследствие чего электропривод продолжает работать без остановки и потери мощности. После переключения на второй фидер необходимость использования резерва по мощности исчезает, и электропривод работает в номинальном режиме. При восстановлении напряжения на аварийном фидере происходит переключение обратно на него, и электропривод возвращается в исходный режим работы, то есть обеспечивается непрерывность работы электропривода.
Предложенный вентильно-индукторный электропривод позволяет создать сложные системы электроприводов непрерывного действия с повышенными требованиями к надежности.
Источники информации:
1. Патент №2185701, Н 02 К 29/06, В 60 Д 11/00, заявленный 18.12.2000 г., опубликованный 20.07.2002 г.
2. Козаченко В.Ф., Остриров В.Н., Русаков А.М. Перспективные системы экскаваторного электропривода на базе вентильно-индукторных двигателей с независимым возбуждением. Доклады научно-практического семинара, 3 февраля 2004 г., Издательство МЭИ, Москва, с.101-112