Устройства частотного пуска синхронных двигателей УЧПС
для механизмов с тяжелыми условиями пуска

Назначение

Устройство частотного пуска (в дальнейшем УЧПС) предназначено для частотного пуска синхронных электродвигателей напряжением 6, 10 кВ, мощностью 1…10 МВт механизмов с вентиляторным характером нагрузки, а также механизмов с тяжелыми условиями пуска (например, приводов шаровых мельниц). По спецзаказу возможно изготовление УЧПС на большие мощности — 10…40 МВт.

УЧПС – преобразователь частоты, силовая схема которого оптимизирована для повторно-кратковременного режима, а также модифицированы функции защиты и управления.

Применение УЧПС привлекательно в тех случаях, когда внедрение устройств плавного пуска на базе тиристорного регулятора напряжения невозможно, а использование полнофункциональных преобразователей частоты сдерживается по экономическим соображениям или из-за слишком высоких габаритов.

Специализация преобразователя частоты для целей пуска позволила снизить цену и габаритные размеры устройства, что позволяет рассматривать достаточно широкий перечень возможных применений УЧПС:

  1. В районах с ограниченной мощностью электроэнергетических систем, например, по пути следования нефте- и газопроводов, для пуска электродвигателей от газопоршневых станций, ветро- или дизель-генераторов. В этом случае пуск двигателя или невозможен, или вызывает сбои в работе параллельных потребителей электроэнергии.
  2. Пуск приводов на базе высоковольтных синхронных двигателей с вентиляторным характером нагрузки, но с большими маховыми массами, например, приводы эксгаустеров.
  3. Механизмы с тяжелыми условиями пуска (шаровые и рудничные мельницы) требуют возможности пуска под нагрузкой. Традиционные устройства плавного пуска не удовлетворяют требованиям пускового режима. Однако, использование полнофункциональных преобразователей частоты только для пуска избыточно и экономически нецелесообразно. Применение УЧПС позволяет удовлетворить все требования к пуску таких механизмов.

Технические характеристики УЧПС

Устройство частотного пуска УЧПС обеспечивает:

  • частотный пуск от нуля до заданной частоты вращения с ограничением пускового тока двигателя на уровне 0,5…1,5 Iн (Iн – номинальный ток двигателя);
  • пуск с моментом близким к номинальному или ниже номинального (в соответствии с заданной уставкой);
  • снижение потерь в обмотке статора и ротора при пуске по сравнению с прямым пуском;
  • снижение динамических моментов в кинематической схеме двигатель-механизм по сравнению с прямым пуском;
  • торможение приводного двигателя с рекуперацией (возвратом) энергии в питающую сеть;
  • повторное включение электропривода при вращении электродвигателя на выбеге в рабочем диапазоне частот вращения;
  • автоматическую синхронизацию приводного двигателя с питающей сетью по принципу точной синхронизации.
  • принципиальное отсутствие ограничений на допустимое число пусков подряд (в течение часа) и суммарное за время эксплуатации.

Устройство частотного пуска УЧПС построено по схеме вентильного двигателя и включает в себя высоковольтный выпрямитель, сглаживающий дроссель в звене постоянного тока и инвертор, подключенный к обмоткам приводного двигателя.

Конструктивно силовая схема УЧПС размещается в вентильных секциях, соединенных через обмотки сглаживающего дросселя.

Шкафы выпрямителя и инвертора собраны в виде щита силового, обслуживание шкафов двухстороннее.

Исполнение шкафов по степени защиты оболочки согласно ГОСТ 14254-96-IР21, кроме мест выхода охлаждающего воздуха и подключения кабелей, где допускается исполнение по степени защиты оболочки IР00.

Силовые схемы управляемого выпрямителя и силового инвертора аналогичны. Они построены по схеме трехфазного моста — шестипульсной схеме. Каждое из шести вентильных плечей выпрямителя (инвертора) составлена из «n» последовательно включенных тиристоров.

В УЧПС используются широко распространенные серийно выпускаемые в СНГ тиристоры.

Охлаждение элементов силовой схемы принудительное за счет встроенных вентиляторов, расположенных в верхней части шкафов УЧПС. Забор воздуха осуществляется через проемы в нижней части шкафов. Выброс воздуха – в помещение через вентиляторы, которые установлены сверху.

Микропроцессорная система управления выполнена в виде печатных плат, расположенных в экранированном отсеке.

В режиме дистанционного управления УЧПС обеспечивает связь с внешней системой автоматики дискретными сигналами типа «сухой» контакт.

В режиме дистанционного управления может осуществляться связь с внешней системой автоматики по цифровому каналу с интерфейсом RS-485.

Подвод входного напряжения и подключение нагрузки производится снизу шкафа силовыми кабелями с медными или алюминиевыми жилами.

Сглаживающий дроссель поставляется комплектно. Для симметрирования силовой схемы сглаживающий дроссель может быть выполнен с расщепленной обмоткой (с двумя полуобмотками). Параметры дросселя указываются в эксплуатационной документации.

Параметры токоограничивающего реактора на входе УЧПС определяются исходя из мощности короткого замыкания в точке подключения.

Защиты и световая сигнализация

В связи с применением последовательного включения силовых тиристоров в УЧПС осуществляется контроль целостности тиристоров перед каждым пуском.

Использование современных электроизоляционных материалов обеспечивает высокую электроизоляционную прочность и надежность устройства.

Микропроцессорная система управления обеспечивает неизменность выбранных параметров за время эксплуатации, индикацию параметров работы УЧПС, а также диагностику и индикацию возможных неисправностей.

УЧПС обеспечено следующими защитами:

  • от недопустимых перегрузок по току;
  • от внутренних перенапряжений;
  • от токов внутренних и внешних (со стороны нагрузки) коротких замыканий;
  • от исчезновения или недопустимого снижения напряжения собственных нужд;
  • защитой от недопустимого количества вышедших из строя тиристоров;
  • защитой от нарушения проводимости одной ветви силовой цепи;
  • от открывания дверей силовой части при поданном на нее силовом напряжении;
  • если пуск двигателя не завершился в течение установленного времени, выдается команда останова с расшифровкой причины останова и индикацией на дисплее.

УЧПС имеет световую сигнализацию:

  • наличия или отсутствия напряжения 6, 10 кВ на зажимах щита;
  • наличия или отсутствия оперативного напряжения 380 В;
  • закрытия дверей шкафов;
  • готовности к работе УЧПС.