10 июня 2020
Для управления подъемными машинами широко используются частотно-регулируемые электроприводы с относительно низковольтными шестифазными синхронными электродвигателями (СД) на номинальное напряжение 1,15 кВ и тиристорными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ) производства фирмы СИМЕНС. Структурная схема силовых цепей такого электропривода показана на рисунке 1.
В состав электропривода НПЧ-СД (рисунок 1) входит два трехфазных НПЧ, шестифазный СД, шинный коммутатор (ШК) обмоток СД и тиристорный нереверсивный возбудитель СД. При исправной работе электропривода через шинный коммутатор каждый НПЧ подключен к одной трехфазной обмотке СД. При выходе из строя одного из двух НПЧ с помощью ШК производится переключение обмоток СД в одну звезду с последовательным соединением обмоток статора. За счет переключения ШК электропривод остается работоспособным с питанием трехфазного СД от одного НПЧ и сохранением нагрузочной способности электродвигателя по току и моменту, но достижимая скорость вращения вала СД и скорость движения сосуда ШПМ снижаются в два раза.
Рисунок 1. Структурная схема силовых цепей электропривода с шестифазным СД и НПЧ
Электропривод НПЧ-СД разработан в шестидесятых годах прошлого века, обладает очень низкими энергетическими показателями, зависит от питающей сети, отрицательно влияет на питающую сеть потребляя из сети значительную реактивную мощность и генерируя в сеть высшие гармоники тока. Для устранения отрицательного влияния тиристорного НПЧ на сеть обязательна установка фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ) мощностью не менее двойной мощности электропривода.
Для устранения недостатков синхронного электропривода номинального напряжения 1,15 кВ ЗАО «ЭРАСИБ» предлагает заменять НПЧ на рекуперативные транзисторные преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-В-Р» при сохранении шестифазного СД и шинного коммутатора. Электроприводы с преобразователями «ЭРАТОН-В-Р» и СД лишены недостатков электроприводов с тиристорными НПЧ и обеспечивают выполнение всех принципиальных требований к электроприводу ШПМ без отрицательного влияния на питающую сеть, поскольку потребляют только активную мощность при синусоидальном токе в питающей сети.
Структурная схема электропривода с шестифазным синхронным электродвигателем и шестифазным ПЧ «ЭРАТОН-В-Р» показана на рисунке 2.
В силовой схеме (рисунок 2) применены два четырехобмоточных трансформатора Тр1, Тр2, которые подключаются к сети 6 кВ 50 Гц с помощью двух высоковольтных ячеек ВЯ1, ВЯ2, шестифазный СД и шестифазный преобразователь частоты. Шестифазный преобразователь «ЭРАТОН-В-Р» представляет собой два трехуровневых транзисторных рекуперативных инвертора напряжения с тремя силовыми рекуперативными блоками в каждом инверторе.
В шестифазном СД выведены начала и концы всех шести обмоток статора. Между выходом шестифазного ПЧ и шестифазного СД сохраняется шинный коммутатор (ШК). При исправной работе ПЧ шинный коммутатор соединяет статорные обмотки СД в две независимые звезды со взаимным сдвигом фаз на 60 эл. градусов и подключает их к выходу шестифазного ПЧ. При выходе из строя одного из силовых блоков ПЧ шинный коммутатор переключает обмотки статора СД в одну звезду с последовательным согласованным соединением совпадающих по фазе обмоток (А и минус Х и т.д.) и подключает их к исправному трехфазному ПЧ, что обеспечивает работу электропривода с сохранением нагрузочной способности электродвигателя до скорости 50% номинальной.
Рисунок 2. Структурная схема силовых цепей ЧРЭП с «ЭРАТОН-В-Р» на 1,15 кВ
По рассматриваемой структурной схеме силовых цепей (рисунок 2) ЗАО «ЭРАСИБ» для нужд ФГУП НО «РАО», в рамках Государственного контракта №319/1768-Д от 24.07.2019, разработало и изготавливает комплект электрооборудования на базе двух рекуперативных транзисторных преобразователей частоты «ЭРАТОН-В-250-1,15-6-Р-00-IP21-УХЛ4» (500кВт, 1150В, 250А, Кпер=190%, 0–6 Гц) в комплекте с согласующими силовыми трансформаторами и тиристорными возбудителями для электропривода шахтной подъемной машины 2Ц-5х2,3 КД производства компании CITIC HEAVY INDUSTRIES CO., LTD (Китай) с приводным шестифазным синхронным электродвигателем типа ТBP910-20 (910 кВт 30,6 об/мин, 1,15 кВ) консольной конструкции. Транзисторные «ЭРАТОН-В-Р» заменят тиристорные НПЧ SIMOVERT D, которые первоначально были заложены в проект ПМ.
ЗАО «ЭРАСИБ» предлагает к поставке рекуперативные транзисторные преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-В-Р» мощностью до 6000 кВт для замены тиристорных непосредственных преобразователей частоты производства фирмы СИМЕНС в электроприводах шахтных подъемных машин с синхронными приводными электродвигателями.
