Устройство безударного плавного пуска УБПВД-С, УБПВД-СР.

Назначение

Устройство УБПВД-С предназначено для осуществления частотного пуска синхронных электродвигателей, используемых в качестве привода исполнительных механизмов с тяжелыми условиями пуска, таких как шаровые мельницы, конвейеры, турбокомпрессоры большой единичной мощности, вентиляторы с большими инерционными массами, насосы-компрессоры с большим начальным моментом сопротивления.

Функции

Устройство УБПВД-С обеспечивает максимальную надежность и качество при эксплуатации электромеханической системы вследствие наличия развитого набора защит:

• максимально-токовую;
• время-токовую;
• от превышения заданного времени пуска двигателя;
• от обрыва фазы главных цепей и неполнофазного пуска;
• от неисправности тиристоров;
• от неисправности устройств формирования импульсов управления тиристорами.
• по повышения напряжения в силовой сети;
• от понижения напряжения в силовой сети;
• от неисправности вторичных источников питания;
• от неправильного чередования фаз силовой сети.

Особенности конструкции и принцип работы

УБПВД-С выполнено по схеме с зависимым тиристорным инвертором тока и обеспечивает:

• пусковой момент двигателя до 1,3 Мном (Мном - номинальный момент двигателя);
• частотное регулирование с плавным повышением скорости, автоматическим поддержанием необходимого момента на валу двигателя и током потребления не более 1,5Iном.

Двухконтурная система регулирования устройства осуществляет разгон в широком интервале времен пуска с формированием требуемой траектории движения.
Цифровая система управления устройства выполнена на основе сигнального процессора.

На рисунке приведена схема зависимого тиристорного инвертора, который включает в себя трехфазный токоограничивающий реактор РТ, трехфазный высоковольтный тиристорный выпрямитель U, сглаживающий реактор СР и зависимый тиристорный инвертор UZ. Двигатель запускается в режиме регулирования частоты с включенным возбуждением. До частоты 5 Гц осуществляется принудительная коммутация тиристоров инвертора UZ прерыванием тока тиристорами выпрямителя U. В дальнейшем ЭДС двигателя становится достаточной для коммутации тиристоров инвертора и последний переходит в режим естественной коммутации.

Увеличением напряжения выпрямителя и частоты тока двигатель разгоняется до синхронной скорости и после синхронизации ЭДС двигателя и напряжения сети включается быстродействующий выключатель Qш, подключая двигатель к сети через токоограничивающий реактор РТ, шунтируя устройство УБПВД-С.
Реакторы РТ и РС поставляются комплектно с устройством, если это оговорено при заказе.

Структурная схема алгоритма управления УБПВД-С выполнена по принципу подчиненного регулирования с настройкой каждого контура на модульный оптимум. Для формирования обратных связей по скорости и угловому положению ротора, потокосцеплению двигателя используется оригинальный алгоритм, отдельные элементы которого применены для синхронизации системы импульсно-фазового управления выпрямителя и возбудителя, а также измерения углового положения вектора напряжения сети. Так как тиристоры – приборы с неполной управляемостью, то коммутация вентилей инвертора осуществляется за счет ЭДС двигателя, что накладывает строгие ограничения на электромагнитный режим и обуславливает специфическую структуру регулятора внутреннего контура. Система импульсно-фазового управления СИФУ реализована по вертикальному принципу, то есть основана на сравнении пилообразного опорного сигнала с уставками. Система управления выпрямителем выполнена двухконтурной с регулятором скорости и регулятором тока, сигнал с выхода которого суммируется с сигналом с узла функционального преобразования ЭДС (пропорциональным скорости электродвигателя) и используется для регулирования углов управления тиристорами выпрямителя.

Система управления выпрямителем и инвертором реализована в цифровом виде в блоке МУЦСУ.
Устройство допускает три пуска подряд с последующей паузой не менее 1,5 часа и каждый последующий единичный пуск с паузой на охлаждение тиристоров не менее 0,5 часа.

Примечание – Величины интервалов и перерыва устанавливаются по согласованию с заказчиком.

Схема зависимого тиристорного инвертора тока УБПВД-С

В устройстве УБПВД-С реализованы функции логического контроллера и возможность программных заданий настроек параметров устройства. Пользователь может осуществлять программную коррекцию регуляторов, выбирать кривую пуска, ограничение тока, время разгона, аварийный останов и формировать траекторию торможения по желанию Заказчика. Устройство УБПВД-С легко встраивается в разработанную систему поочередного пуска высоковольтных двигателей, выполненную на базе промышленного контроллера. Алгоритмические решения дискретного и параметрического управления насосными агрегатами в функции давления в трубопроводе и отличительные особенности разработанного устройства УБПВД-С являются оптимальными для применения в системах плавного пуска и регулирования насосных агрегатов.

Устройства УБПВД-С защищены свидетельством на полезную модель. Сертификат соответствия № ССВЭ RU.МО64.Н.00672.

Устройства имеют следующие виды сигнализации:

• об исправности тиристоров главных цепей при подаче на них напряжения – разрешение включения;
• наличие напряжения вспомогательных цепей;
• готовность устройства к работе;
• окончание пуска (завершение пуска, отключение устройства);
• окончание разгона;
• готовность возбудителя;
• о состоянии высоковольтных выключателей (головного, рабочего, пускового);
• о срабатывании отдельных видов защит.

Устройства безударного пуска УБПВД-СР

Устройство УБПВД-СР, имеющие усиленное охлаждение силовых модулей предназначено для регулирования скорости высоковольтных синхронных двигателей в диапазоне скоростей от 15 % до 100. При этом для механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузочного момента электродвигатель должен иметь запас по мощности 20-25 % по отношению к мощности, требуемой механизмом, а для электродвигателей механизмов с нагрузочным моментом независящим от скорости (шаровые мельницы, нагруженные конвейеры и другие механизмы) требуется дополнительное охлаждение. Система регулирования скорости на базе устройства УБПВД-С с зависимым инвертором тока, в котором используются тиристоры с фазовым управлением, в 3-5 раз дешевле преобразователей частоты на базе IGBT или IGCT приборов, менее сложная, а, следовательно, более надежна и проста в эксплуатации.

Функции

Применение УБПВД-СР в режиме регулирования скорости обеспечивает:

• снижение энергопотребления насосных установок до 30%;
• снижение аварийности систем трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, за счет стабилизации давления и исключения гидравлических ударов;
• повышение надежности работы оборудования насосных установок вследствие значительного сокращения количества пусков насосных агрегатов, а также отказа от использования запорной арматуры в качестве регулирующей;
• повышение качества продукта, получаемого на регулируемых мельничных агрегатах.

По специальному заказу поставляются упрощенные исполнения УБПВД-СР, обеспечивающие кратковременную работу двигателя (до 30 минут) на пониженных скоростях.