30 сентября 2020
Структурная схема силовых цепей электропривода клетевой шахтной подъемной машины 2Ц-5х2,4 АО «Бурибаевский ГОК» с асинхронным электродвигателем с фазным ротором (АДФР) типа АТ18Б10-16 (1000 кВт, 365 об/мин) после модернизации с использованием роторного транзисторного рекуперативного преобразователя частоты типа «ЭРАТОН-ФР» представлена на рисунке.
Силовые цепи частотно-регулируемого электропривода клетевой подъемной машины содержат приводной электродвигатель АДФР, элементы существующей (старой) схемы электропривода (высоковольтный разъединитель ВР1, реверсор Р1, станция динамического торможения СДТ, пусковая станция ПРКС), и вновь введенные элементы частотно-регулируемого электропривода: роторный рекуперативный транзисторный преобразователь частоты типа «ЭРАТОН-ФР» разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ» с согласующим трансформатором Тр, а также высоковольтную и низковольтную коммутационную аппаратуру (высоковольтные комплектные распределительные устройства с разъединителями ВР2–ВР4, новый реверсор Р2, шкаф низковольтного переключателя ШНП). Управление электроприводом производится по командам, поступающим в систему управления преобразователем частоты «ЭРАТОН-ФР» из системы автоматизированного управления и контроля подъемной машиной (САУК ПМ).
При работе старой схемы электропривода с реверсором Р1, ПРКС и СДТ высоковольтные разъединители ВР1 и ВР3 замкнуты, а ВР2 и ВР4 разомкнуты. Низковольтный переключатель в ШНП находится в левом положении, что обеспечивает подключение к ротору АДФР пусковой резисторно-контакторной станции ПРКС.
Для перехода на частотное регулирование скорости разъединители ВР1, ВР3 размыкают (при отключенной ячейке ВЯ на подстанции), а разъединители ВР2, ВР4 замыкают. Переключатель в ШНП переводят в правое положение, при котором обмотки ротора подключаются к выходу преобразователя «ЭРАТОН-ФР». После завершения переключений высоковольтных разъединителей и ШНП подается силовое напряжение 6 кВ 50 Гц на вход преобразователя «ЭРАТОН-ФР» через согласующий трансформатор Тр и производится частотное регулирование скорости АДФР за счет роторного преобразователя частоты по командам из САУК ПМ.
Регулирование момента и скорости электродвигателя выполняется за счет частотного регулирования активной составляющей тока ротора электродвигателя с помощью преобразователя частоты «ЭРАТОН-ФР». При этом активная мощность скольжения ротора в двигательном режиме возвращается из ротора в питающую статор сеть 6 кВ 50 Гц за вычетом относительно небольших потерь в роторном преобразователе частоты. Тем самым обеспечиваются малые потери мощности в элементах электропривода. Для перехода в режим торможения сосуда ПМ преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» снижает ток ротора электродвигателя, что приводит к уменьшению момента и снижению скорости. Для быстрого торможения электродвигателя преобразователь частоты изменяет направление передачи активной мощности из сети в цепь ротора. При этом электродвигатель переходит в режим рекуперативного торможения с возвратом мощности с вала ПМ в питающую сеть 6 кВ 50 Гц.
Таким образом, в двигательном режиме из сети потребляется активная мощность, передаваемая на вал электродвигателя плюс относительно небольшая мощность потерь в трансформаторе Тр и преобразователе «ЭРАТОН-ФР». При переходе электродвигателя в тормозной (генераторный) режим в питающую сеть 6 кВ 50 Гц поступает активная мощность с вала за вычетом относительно небольших потерь в трансформаторе Тр и преобразователе «ЭРАТОН-ФР».
Система управления и регулирования преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР» построена на современных цифровых сигнальных микроконтроллерах. Система регулирования построена по принципу подчиненного регулирования с двумя контурами – контуром регулирования частоты вращения и контуром регулирования момента (активного тока) и обеспечивает работу электропривода во всех четырех квадрантах механической характеристики.
Алгоритм управления учитывает специфические особенности электропривода шахтных подъемных машин. Цифровая система управления исключает «рывки» электромагнитного момента на валу электродвигателя за счет реализации следующих функций:
1. Система управления формирует S-образную тахограмму разгона электродвигателя с плавным изменением во времени электромагнитного момента электродвигателей.
2. В системе регулирования применены адаптивные регуляторы с изменяемыми коэффициентами передачи в функции времени и скорости.
3. Применена интеллектуальная установка начальных условий регулятора скорости.
Система управления имеет самодиагностику неисправностей и обеспечивает следующие виды защит: аппаратную и программную максимально-токовую, программную интегрально-токовую, защиту от снижения/превышения питающего напряжения, от обрыва фазы электродвигателя и другие защиты, необходимые для надежной работы электропривода.
Одной из главных особенностей преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-ФР» является использование алгоритма бездатчикового векторного управления – для работы электропривода нет необходимости использовать датчики частоты вращения (положения ротора). Частота вращения (скорость вала) вычисляется специальным алгоритмом, использующим информацию об измеренных токах и напряжениях. Это обеспечивает высокую надежность электропривода и отсутствие цепей, подверженных влиянию помех.
Роторный преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» с цифровой системой управления обеспечивает возможность длительной работы на нулевой частоте вращения – электропривод может удерживать сосуд на нулевой скорости без наложения тормоза, что невозможно в случае установки преобразователя частоты в статор электродвигателя.
В клетевых подъемных установках преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» позволяет опускать клеть на кулаки с небольшой скоростью после остановки без наложения тормоза и без переключения контакторов реверсора.
Связь главной системы управления с системами управления силовых блоков осуществляется через оптические линии связи, что обеспечивает гальваническую развязку и высокую помехоустойчивость.
