Новости Электротехники 3(117) 2019





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №4(34) 2005

ИЗ-ПОД УДАРА ДВИГАТЕЛЬ ВЫВОДИТСЯ УСТРОЙСТВОМ УБПВД

Маркс Альтшуллер, к.т.н., зав. отделом электропривода
Михаил Шамис, к.т.н., генеральный директор
Арнольд Матисон, инженер, ОАО «ВНИИР», г. Чебоксары


Прямой пуск высоковольтного электродвигателя сопровождается 6–8-кратным броском пускового тока, создающего ударный электромагнитный момент. Ударные нагрузки приводят к поломкам редукторов, разрушению и пробою изоляции обмоток статора электродвигателей, перегоранию межкатушечных соединений, обгоранию выводных концов и другим неполадкам. В результате нарушается ритмичность производства, снижается выпуск продукции, предприятия несут большие расходы на ремонт электродвигателей и механического оборудования.

Переходные процессы в синхронных электродвигателях в режимах асинхронного пуска и в асинхронных электродвигателях в случае их прямого включения в сеть при скорости, равной нулю, или при вращающемся роторе хорошо изучены. Известно, что механизмы небольшой мощности имеют достаточный запас прочности, чтобы выдержать пусковые удары, а мощные механизмы, такие как крупные насосные и компрессорные агрегаты, в этих случаях могут выйти из строя.
На рис. 1 приведены осциллограммы прямого пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 5000 кВт, 6 кВ, входящего в состав насосного агрегата. Как видно, продолжительность пуска – 2,5 с при токе 6 Iном, а знакопеременная свободная составляющая пускового момента в начале переходного процесса достигает величины 4,0–4,1 Мном.
Еще более неблагоприятны для электродвигателей длительные пусковые режимы (более 8–10 с). Обмотки, испытывающие мощное электродинамическое воздействие, интенсивно нагреваются пусковыми токами. При этом выделяющееся тепло, не успевая рассеяться в металле статора или ротора, вызывает резкое повышение температуры обмотки, что приводит к снижению уровня изоляции и авариям. По данным изготовителей, каждый прямой пуск, в зависимости от его мощности и продолжительности, сокращает срок между капитальными ремонтами высоковольтных электродвигателей на 50–200 часов. Кроме того, большие просадки напряжения при бросках пускового тока нарушают нормальную работу других потребителей той же питающей сети, особенно в условиях ее ограниченной мощности.
Поэтому, для того чтобы избежать повреждения механизмов при прямом включении электродвигателей в сеть, агрегаты с приводными высоковольтными электродвигателями останавливают крайне редко, что ведет к большим потерям электроэнергии.
Исключить ударные пусковые нагрузки, а следовательно, повысить надежность работы и снять ограничения на количество пусков и остановов агрегатов с приводными высоковольтными электродвигателями позволяют устройства безударного пуска высоковольтных электродвигателей (УБПВД).
На российских предприятиях внедрены уже более 45 систем плавного пуска, разработанных и изготовленных ОАО «ВНИИР». Опыт эксплуатации этих систем подтверждает эффективность принятых инженерных решений.

Преимущества УБПВД ОАО «ВНИИР»:
  • использование апробированных технических решений, которые основаны на большом опыте работы с тиристорными агрегатами;
  • учет российской специфики и запросов заказчика по всем аспектам поставки и компоновки изделия;
  • повышенное удобство обслуживания, так как тиристоры расположены в выкатных силовых высоковольтных блоках;
  • проведение испытаний и наладки каждого изготовленного устройства совместно с высоковольтными синхронными и асинхронными электродвигателями на испытательной базе института, что значительно снижает необходимое время для пусконаладочных работ и повышает надежность устройств;
  • применение высоковольтных импортных тиристоров с высокими техническими характеристиками;
  • соответствующий современным требованиям дизайн устройств.
На рис. 2 приведены осциллограммы безударного пуска магистрального насосного агрегата с электродвигателем 5000 кВт, 6 кВ. Время пуска – 10–12 с при плавно нарастающем пусковом токе до 2–2,5 Iном. Сравнение осциллограмм прямого (рис.1) и безударного (рис.2) пусков показывает, что при безударном пуске момент электродвигателя плавно нарастает без смены знака, что не вызывает вибраций и ударных нагрузок в агрегате. Уменьшение пускового тока в 2–2,5 раза уменьшает выделение тепла в обмотках двигателя, а за увеличившееся время пуска часть выделившегося тепла успевает рассеяться в железе статора.

РИС. 1
Осциллограммы прямого пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 5000 кВт, 6 кВ насосного агрегата.
n/nб, М/Мб, Мс/Мб, I/Iб – относительные величины, соответственно, скорости, момента, момента нагрузки и тока.



РИС. 2
Осциллограммы плавного пуска асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 5000 кВт, 6 кВ насосного агрегата.
n/nб, М/Мб, Мс/Мб, I/Iб – относительные величины, соответственно, скорости, момента, момента нагрузки и тока.



УбПВД-компакт
УбПВД-в- УНИВЕРСАЛ
ОАО «ВНИИР» mail@vniir.ru, www.vniir.ru
428024, Республика Чувашия,
г. Чебоксары, пр. И. Яковлева, 4
Технические вопросы
Т./ф.: (8352) 39-00-37
Отдел маркетинга и продаж
Тел.: (8352) 39-00-12,
39-00-14, 39-00-13
Факс: (8352) 39-00-11


Устройства безударного плавного пуска серии УБПВД ОАО «ВНИИР»
Устройства безударного плавного пуска серии УБПВД ОАО «ВНИИР» созданы на базе высоковольтных тиристоров на токи 350–2600 А и микроконтроллерных систем управления.
УБПВД выпускаются в двух исполнениях, выбор которых зависит от нагрузочной характеристики приводимого механизма:
  • УБПВД-В – для пуска асинхронных и синхронных электродвигателей механизмов с вентиляторной характеристикой нагрузочного момента (центробежные насосы, компрессоры, вентиляторы);
  • УБПВД-С – для пуска синхронных электродвигателей крупных механизмов с большими статическими нагрузками и инерционными массами (мельницы, вентиляторные установки, эксгаустеры). Устройство УБПВД-С обеспечивает частотный пуск электродвигателя до синхронной скорости с заданными параметрами времени пуска и 1–1,5-кратным от номинального тока электродвигателя токоограничением, синхронизацию с сетью и включение электродвигателя непосредственно в сеть.


Компактный вариант УБПВД
Компактный вариант УБПВД и дистанционно управляемые разъединители разработаны ОАО «ВНИИР» для уменьшения площади, занимаемой системой безударного пуска, что особенно важно при модернизации. Разъединитель с габаритами 406х748х360 мм заменяет ячейку КСО размерами 750х2200х1100 мм с вакуумным контактором и двумя разъединителями. Предлагаемое решение позволяет сократить стоимость коммутационной пусковой аппаратуры и площадь для ее размещения.

Система плавного пуска
Система поочередного плавного пуска нескольких электродвигателей, подключенных к одной или нескольким секциям шин, от одного устройства УБПВД снижает затраты на обеспечение безударного пуска. Так, при запуске четырех электродвигателей с использованием такой системы затраты на плавный пуск сокращаются почти в 3 раза.
На рис. 3 приведен вариант системы: от одного устройства УБПВД-В осуществляется пуск четырех электродвигателей, подключенных к двум секциям шин. Система позволяет производить как прямой, так и поочередный плавный пуск любого выбранного электродвигателя под управлением контроллера по командам с пульта управления и местного поста управления агрегатами.
Контроллер по заранее заданной программе обеспечивает требуемый закон нарастания тока и разгона электродвигателя, нужную последовательность включения и выключения элементов системы, участвующих в пуске, действие соответствующих защит и блокировок. На мнемосхеме системы, расположенной на пульте управления, отражается текущее состояние высоковольтных выключателей и электродвигателей, а на дисплее – рекомендации для персонала, осуществляющего пуск.
По завершении разгона в асинхронном режиме рабочий выключатель шунтирует УБПВД, электродвигатель подключается непосредственно к сети, и система готова к следующему пуску. При пуске синхронного электродвигателя, после достижения подсинхронной скорости, электронный блок возбудителя (он контролирует частоту тока, наводимого в роторе) подает команду на включение возбуждения и электродвигатель втягивается в «синхронизм».
Система безударного пуска может размещаться в блок-боксе с отоплением, освещением и вентиляцией. В этом случае оборудование поставляется ошинованным, с монтажом вторичных соединений между элементами системы, в состоянии полной заводской готовности, что существенно упрощает его монтаж.
Системы плавного пуска выполнены на современной элементной базе с применением высокопроизводительных сигнальных процессоров, передовой технологии поверхностного монтажа и обеспечивают:
  • возможность формирования различных траекторий разгона и торможения электродвигателя;
  • реализацию гибких алгоритмов управления;
  • широкий набор функций управления и удобный графический ЖК-интерфейс, функциональную клавиатуру, светодиодную диагностику;
  • удаленный доступ к устройству по высокопроизводительному интерфейсу RS485, что обеспечивает работу в составе АСУТП;
  • оценку влияния системы плавного пуска на энергосистему предприятия с помощью функции цифрового осциллографа;
  • качественный и количественный анализ работоспособности агрегатов и механизмов c использованием функции журнала регистрации событий (последний период пуска, максимальный ток последнего пуска, общее время разгона, общее количество пусков, последнее выключение, ток выключения, общее количество выключений, регистрация аварийных режимов);
  • определение необходимости проведения ремонтных мероприятий;
  • полный комплект функциональных защит.
РИС. 3
Однолинейная схема системы безударного пуска нескольких электродвигателей от одного устройства УБПВД-В.
  • М1–М4 – запускаемые электродвигатели;
  • Q1.1–Q1.4 – рабочие высоковольтные выключатели;
  • QF1, QF2 – пусковые высоковольтные выключатели;
  • К1–К4 – пусковые высоковольтные коммутационные аппараты (разъединители с моторным приводом РВУ, высоковольтные контакторы или выключатели).



Система плавного пуска
Система поочередного плавного пуска нескольких электродвигателей, подключенных к одной или нескольким секциям шин, от одного устройства УБПВД снижает затраты на обеспечение безударного пуска. Так, при запуске четырех электродвигателей с использованием такой системы затраты на плавный пуск сокращаются почти в 3 раза.
На рис. 3 приведен вариант системы: от одного устройства УБПВД-В осуществляется пуск четырех электродвигателей, подключенных к двум секциям шин. Система позволяет производить как прямой, так и поочередный плавный пуск любого выбранного электродвигателя под управлением контроллера по командам с пульта управления и местного поста управления агрегатами.
Контроллер по заранее заданной программе обеспечивает требуемый закон нарастания тока и разгона электродвигателя, нужную последовательность включения и выключения элементов системы, участвующих в пуске, действие соответствующих защит и блокировок. На мнемосхеме системы, расположенной на пульте управления, отражается текущее состояние высоковольтных выключателей и электродвигателей, а на дисплее – рекомендации для персонала, осуществляющего пуск.
По завершении разгона в асинхронном режиме рабочий выключатель шунтирует УБПВД, электродвигатель подключается непосредственно к сети, и система готова к следующему пуску. При пуске синхронного электродвигателя, после достижения подсинхронной скорости, электронный блок возбудителя (он контролирует частоту тока, наводимого в роторе) подает команду на включение возбуждения и электродвигатель втягивается в «синхронизм».
Система безударного пуска может размещаться в блок-боксе с отоплением, освещением и вентиляцией. В этом случае оборудование поставляется ошинованным, с монтажом вторичных соединений между элементами системы, в состоянии полной заводской готовности, что существенно упрощает его монтаж.
Системы плавного пуска выполнены на современной элементной базе с применением высокопроизводительных сигнальных процессоров, передовой технологии поверхностного монтажа и обеспечивают:
  • возможность формирования различных траекторий разгона и торможения электродвигателя;
  • реализацию гибких алгоритмов управления;
  • широкий набор функций управления и удобный графический ЖК-интерфейс, функциональную клавиатуру, светодиодную диагностику;
  • удаленный доступ к устройству по высокопроизводительному интерфейсу RS485, что обеспечивает работу в составе АСУТП;
  • оценку влияния системы плавного пуска на энергосистему предприятия с помощью функции цифрового осциллографа;
  • качественный и количественный анализ работоспособности агрегатов и механизмов c использованием функции журнала регистрации событий (последний период пуска, максимальный ток последнего пуска, общее время разгона, общее количество пусков, последнее выключение, ток выключения, общее количество выключений, регистрация аварийных режимов);
  • определение необходимости проведения ремонтных мероприятий;
  • полный комплект функциональных защит.






Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2019