Регульований електропривод змінного струму стаціонарних установок

Регульований електропривод змінного струму стаціонарних установок за системою струмопараметричного асинхронно-вентильного каскаду, в 3 соковольтний регулятор напруги з системою керування та зворотнім зв'язком по швидкості. Для зміни способу регулювання швидкості електроприводу змінного струму стаціонарних установок за системою струмопараметричного асинхронновентильного каскаду, в якому статор асинхронного двигуна підімкнено безпосередньо до живильної мережі, а ротор - через перший трифазний мостовий діодно-вентильний комплект в коло постійного струму інвертора веденого мережею, узгодженопослідовно, в це ж коло підімкнено другий мостовий діодно-вентильний комплект, вхід змінного струму якого з'єднаний з виходом параметричного джерела струму, додатково введено в електропривод регульований трансформатор, вихід якого зв'язаний зі входом параметричного джерела струму та виходом інвертора, а вхід - з живильною мережею. На фіг.1 представлена однолінійна структурна схема регульованого електроприводу одного з типів стаціонарних установок - вентилятора головного провітрювання вугільної шахти, а на фіг. 2 напірні характеристики вентилятора. Електропривод містить асинхронний двигун 1 з фазним ротором, регульований трансформатор 2, мостові діодно-вентильні комплекти перший 3 та другий 4, інвертор 5 ведений мережею, параметричне джерело струму 6, автоматичний вимикач 7. Завдяки параметричному джерелу струму 6, стабілізувати випрямлений струм можна не за рахунок впливу на кут керування тиристорів інвертора, як роблять у традиційній схемі асинхронновентильного каскаду, а за рахунок природних електромагнітних процесів, що протікають в електричних колах з протилежним характером реактивних провідностей, що входять до складу джерела струму 6. Це дає можливість одержати на стороні мережі: - постійно високий коефіцієнт зсуву, близький до одиниці; - малі спотворення споживаного з мережі струму; - сприятливі умови роботи вентилів (низькі значення похідних струму і напруги). Інвертор 5 виконує функції рекуператора надлишкової енергії з ланцюга постійного струму вентильних комплектів 3 і 4 в живильну мережу змінного струму. Електродвигун 1 та трансформатор 2 підключають до високовольтної мережі, наприклад 6 кВ, автоматичним вакуумним вимикачем 7. Принцип дії електроприводу за системою струмопараметричного асинхронно-вентильного каскаду зі стабілізацією електромагнітного моменту двигуна полягає в наступному. В цілях зниження споживання активної потужності для забезпечення мінімальної подачі Qmin (див. фіг.2) та номінального тиску Нн повітря, створюваного вентилятором, встановлюють коефіцієнт трансформації трансформатора 2 таким, щоб одержати мінімальну швидкість обертання 1 ротора електродвигуна. При цьому, для підтримки номінального тиску Нн повітря, в роторному ланцюзі двигуна необхідний номінальний струм, який визначатиметься ЕРС ковзання ротора. Вказана ЕРС на швидкості обертання 1 після випрямлення 64917 4 першим діодно-вентильним комплектом 3 і обмеження противо-ЕРС інвертора 5 визначає цей струм при відповідному куті інвертування =const. Для збільшення подачі вентилятора до значення QH повністю усувають дроселювання поворотними лопатками на виході вентилятора, чим знижують аеродинамічний опір магістралі, що призводить до переміщення робочої точки приводу по лінії 3 (фіг.2) до перетину з напірною характеристикою, яка відповідає швидкості обертання н. Із зменшенням опору магістралі знижується навантаження на електропривод, а це призводить при незмінному струмі ротора двигуна до зростання швидкості обертання, оскільки баланс потужності роторного ланцюга двигуна повинен зберігатися. Стабілізація струму ротора забезпечується завдяки роботі вентильного комплекту 3 у новому для нього режимі - інвертування, відомого машиною змінного струму, тобто двигуном 1. Напруга вторинної обмотки трансформатора 2 поступає на вхід параметричного джерела струму, яке перетворює систему незмінної (по діючому значенню) напруги на своєму вході в систему незмінного струму на виході. Стабілізований змінний струм випрямляється вентильним комплектом 4, а випрямлений струм вказаного вентильного комплекту, незмінний по величині, комутується діодами вентильного комплекту З, що є необхідною умовою для підтримки струму ротора двигуна на заданому стабільному рівні. Таким чином, регулювання швидкості запропонованого електроприводу здійснюють автоматично у строгій функціональній залежності від заданої продуктивності, що призводить до зниження енергоспоживання і зменшення зносу підшипникових вузлів тієї або іншої стаціонарної установки. Запропонований електропривод має більш високу експлуатаційну надійність в порівнянні з аналогом, яка обумовлена "струмовою" зовнішньою характеристикою інвертора 5, в результаті чого передумови для виникнення аварійного режиму, пов'язаного зі зривом інвертування, усуваються практично повністю, оскільки інвертор, працює з постійним кутом керування, значно більшим граничного кута гр. В порівнянні ж з найближчим аналогом, електропривод має меншу складність і, як слідство, підвищену надійність (відсутні будь-які зворотні зв'язки та високовольтний тиристорний регулятор струму статора двигуна). Додаткова перевага нового електропривода полягає в тому, що він має ідентичні механічні характеристики по відношенню до напірної характеристиці „3" магістралі, представленої на фіг.2, що дозволяє забезпечити автоматичне регулювання швидкості вентилятора, насоса або компресора відцентрового або осьового типу. При зміні гідравлічного або аеродинамічного опору магістралі, регулюється подача з метою зниження енергоспоживання при підтримці напору на заданому рівні. Будь-яке втручання обслуговуючого персоналу в процес регулювання кутової швидкості електродвигуна, що приводить в дію ту чи іншу стаціонарну установку, не потрібне, оскільки система самоналагоджувальна. 5 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 64917 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601