АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПЛАВНОГО ПУСКА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ С ВЫСОКОМОМЕНТНОЙ НАГРУЗКОЙ

Полезная модель «Автоматизированная система плавного пуска синхронного электропривода механизмов с высокомоментной нагрузкой» относится к электротехнике и может быть использована в различных отраслях промышленности, в которых используются синхронные электрические машины большой мощности, работающие от сетей среднего и высокого напряжения, в частности, в металлургической промышленности для пуска электроприводов прокатных станов, в газовой промышленности для запуска нагнетателей компрессорных станций.
При прямом подключении к сети мощных высоковольтных систем электротехнического оборудования в пуско-тормозных режимах все части синхронного электропривода испытывают большие динамические перегрузки (5-7 кратные), повышенный расход энергии и перегрев элементов, что неблагоприятно сказывается на энергетических показателях и надежности их работы. Известно изобретение по патенту РФ №2277289 (БИ №15 от 27.05.2006, Н02Р 1/52), которое является прототипом данной полезной модели, и где описывается способ и устройство квазичастотного мягкого пуска мощного синхронного двигателя с трехфазной обмоткой статора. В способе квазичастотного мягкого пуска синхронного двигателя и устройстве для его осуществления производят подключение блока возбуждения к обмотке возбуждения, определение положения ротора относительно обмоток статора, измерение напряжения на обмотках статора, тока в обмотках статора, напряжения питающей сети и величины тока в обмотке возбуждения, определение скорости вращения двигателя по величине ЭДС, наводимой в обмотках статора и определяемой по напряжению на обмотках статора и току в обмотках статора двигателя, подачу в обмотки статора импульсов тока с помощью тиристорного регулятора напряжения путем выдачи управляющих сигналов на управляющие выводы тиристоров тиристорного регулятора напряжения, регулирование параметров импульсов тока, подаваемых в обмотки статора, и тока возбуждения таким образом, чтобы средний вращающий момент машины был больше момента сопротивлении двигателя.
Однако данная система не обеспечивает гарантированного запуска двигателя при высокомоментной нагрузке на валу из-за перегрева обмоток динамическим током в течение длительного времени.
Решаемая задача - повышение надежности работы синхронного электропривода. Технический результат - осуществление векторного квазичастотного пуска, обеспечивающего гарантированный запуск синхронного электропривода.
Этот технический результат достигается тем, что в автоматизированной системе плавного пуска синхронного электропривода механизмов с высокомоментной нагрузкой, содержащей синхронный двигатель с трехфазной обмоткой статора, подключенной к тиристорному регулятору напряжения, к которому подключена питающая сеть и микропроцессорная система квазичастотного управления, и обмоткой возбуждения на роторе, осуществляющей подключение блока возбуждения к системе управления и определение начального положения ротора относительно обмоток статора, в качестве блока возбуждения использован транзисторный возбудитель с фазовым управлением или в режиме широтно-импульсного регулирования тока, подключенный к микропроцессорной системе векторного квазичастотного управления.
Смысл данного управления состоит в формировании синфазных векторов электромагнитного поля тока ротора и вращающегося квазичастотного поля статорной пусковой обмотки синхронного двигателя по определенному закону. Это важное условие гарантированного запуска синхронного двигателя под нагрузкой.
Автоматизированная система плавного пуска синхронного электропривода механизмов с высокомоментной нагрузкой содержит:
1 (М) - синхронный двигатель с электромагнитной системой возбуждения,
2 (ТРН) - тиристорный регулятор напряжения,
3 (ТВ) - транзисторный возбудитель,
4 (СВКУ) - микропроцессорная система векторного квазичастотного управления,
5 (САРН) - система автоматического регулирования напряжения питания статорных обмоток,
6 (САРВ) - система автоматического регулирования тока возбуждения,
7 (МП) - микропроцессор,
8 (ЗУ) - задающее устройство с пультом управления
Из чертежа видно, что синхронный двигатель 1 (М) имеет трехфазную обмотку статора, подключенную к тиристорному регулятору напряжения 2 (ТРН), к которому подключена питающая сеть и микропроцессорная система квазичастотного управления 4 (СКВУ), а именно, система автоматического регулирования напряжения 5 (CAP H), и обмоткой возбуждения на роторе, соединенной с блоком возбуждения - транзисторным возбудителем 3 (ТВ) с фазовым управлением или в режиме широтно-импульсного регулирования тока, подключенный к блоку 4, а именно, к системе автоматического регулирования возбуждения 6 (CAP В). Обе CAP 5 и 6 подключены к управляющему микропроцессору 7 (МП), который соединен с задающем устройством с пультом управления 5 (ЗУ).
Для строгого соответствия алгоритму векторного квазичастотного управления используются трехконтурные системы регулирования с каскадным соединением регуляторов, причем, внутренний контур регулирования тока возбуждения подчинен регулятору активного или реактивного токов (момента нагрузки), на вход которого воздействует регулятор напряжения. Микропроцессорная система векторного квазичастотного управления мягким пуском высоковольтного синхронного электропривода реализует трехэтапную процедуру пуска: квазичастотный параметрический, квазичастотный векторный с ориентацией по потоку и фазовый, границы длительности которых настраиваются автоматически в зависимости от меняющихся нагрузок и наличия обратных связей.
Система работает следующим образом. СКВУ 4 осуществляет управление и подачу в обмотки статора напряжения с помощью ТРН 2 путем выдачи управляющих сигналов на тиристоры, регулирование параметров питающей сети, подаваемых в обмотки статора, таким образом, чтобы средний вращающий момент двигателя был всегда больше момента сопротивления нагрузки. СКВУ 4 реализует, кроме квазичастотного управления по цепи статора, векторное управление ТВ 3 по цепи ротора, и обеспечивающей синфазность векторов магнитных потоков статора и ротора в начальный момент пуска.
Для этого в силовом канале электропривода используются ТРН 2, включенный в статорную цепь синхронной машины 1 в режиме фазового регулятора напряжения сети и ТВ 3 с фазовым регулированием тока или в режиме широтно-импульсного преобразователя. Векторное управление по цепи ротора заключается в формировании ТВ такого импульса тока в начальный момент пуска, чтобы вектор магнитного потока обмотки возбуждения был в фазе с вектором магнитного потока обмотки статора.
Подобное взаимодействие ТРН 2 и ТВ 3 в динамических режимах обеспечивает длительную и надежную эксплуатацию синхронного электропривода.