В результате исследований установлено [33; 34], что требованиям, предъявляемым к электроприводу шахтных подъемных машин, в наибольшей степе· ни отвечает частотно-управляемый электропривод на основе тиристорного преобразователя. Такой привод имеет следующие преимущества:обеспечивает плавное регулирование частоты вращения двигателя в диапазоне 1 : 100, плавное нарастание момента двигателя при пуске, двусторонний обмен электроэнергией между двигателем и питающей сетью, высокий КПД (вследствие однократного преобразования энергии) и минимальное влияние на питающую сеть.
ДонНПО «Взрывозащищенное электрооборудование», ВНИИэлектропривод и завод «Электромаш» (г. Тирасполь) разработали комплектные частотно· управляемые электроприводы серии ЭЧМП мощностью 315; 630 и 1250 кВт. На их базе созданы комплектные взрывозащищенные электроприводы серии ЭКЧВ. Обе серии электроприводов предназначены для плавного регулирования частоты вращения асинхронных двигателей шахтных подъемных машин на поверхности (серия ЭЧМП) и в шахте (серия ЭКЧВ), Основные технические данные обеих серий электроприводов приведены в табл. 68.
Электропривод ЭЧМП-315 прошел опытную эксплуатацию на шахте «Грузская» ПО «Макеевуголь», после чего стал выпускаться серийно. В своем составе электропривод имеет силовой трансформатор ТСЗП-630/10У-3, преобразователь частоты ПЧНС с непосредственной связью, импульсный датчик скорости ЦДФ-3 и асинхронный двигатель. Питание силовых трансформаторов осуществляется от трехфазной сети напряжением 6000 В с частотой тока 50 Гц.
68. Основные технические данные комплектных частотно -управляемых электроприводов серий ЭЧМП к ЭКЧВ
Техническая характеристика электропривода ЭЧМП-315
Силовой трансформатор используется для согласования напряжения сети преобразователя частоты, а также для снижения влияния последнего на питающую сеть.
Изготовлен преобразователь ПЧНС из унифицированных силовых тиристорных блоков и ячеек системы управления и регулирования, собранных на интегральных микросхемах.
Электропривод серии ЭЧМГТ обеспечивает частотное управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором как в двигательном, так и в генераторном режимах работы с автоматическим поддержанием постоянства магнитного потока двигателя в функции тока статора и частоты тока ротора; частотные пуск и торможение двигателя с рекуперацией энергии в сеть, его бесконтактный реверс в работу на установившейся частоте вращения в заданном диапазоне. Также обеспечивает разгон и торможение двигателя по сигналу задатчика интенсивности с ограничением допустимой перегрузки по току не выше двукратной; плавное нарастание момента двигателя при трогании для безударного выбора люфтов в редукторе и натяжения каната; плавное регулирование скорости движения подъемных сосудов до 0,3 м/с в режиме дотягивания, при маневровой скорости и ревизии ствола и канатов.
На рис. 55 приведена функциональная схема электропривода серин ЭЧМП. Преобразователь ПЧНС электропривода состоит из трех трехфазно однофазных преобразователей ПЧ-1—ПЧ-3, собранных по мостовой схеме с раздельным управлением группами тиристоров Т1-2. Преобразователи ПЧ-1—ПЧ-3 через автоматические выключатели QF1—QF3 и согласующий силовой трансформатор Тр подключаются к питающей сети. Каждая фаза двигателя М питается от своего однофазного преобразователя. Информацию о частоте вращения ротора двигателя М выдает импульсный датчик скорости ИДС, установленный на валу двигателя. С датчика скорости снимаются две последовательности импульсов со сдвигом на 90 эл. градусов для определения направления вращения ротора, что осуществляется ячейкой ВЗ выделения знака. Преобразование частоты следования импульсов в аналоговый сигнал реализуется ячейкой преобразования частотного сигнала.
Система электропривода работает следующим образом.
Напряжение U задания скорости электропривода от сельсинного командоаппарата КА поступает на вход фазочувствительного выпрямителя ФВ блока регулирования БР; полярность и величина выходного напряжения этого сигнала определяется однозначно направлением движения и величиной угла поворота рукоятки командоаппарата КА. Задатчик интенсивности ЗИ определяет темп разгона и торможения электропривода. На входе регулятора скорости PC
сигнал задания сравнивается с действительным значением сигнала, поступающего от датчика ИДС. Для преобразования частоты следования импульсов, снимаемых с датчика ИДС, в напряжение постоянного тока служит преобразователь частотного сигнала ПЧС. Полярность напряжения на выходе преобразователя ПЧС определяется с помощью ячейки ВЗ.
В электроприводе ЭЧМП реализуется двухканальное задание тока статора двигателя с косвенным поддержанием постоянства потока [56], что позволяет независимо управлять реактивной мощностью и моментом двигателя М. Реактивная составляющая тока статора определяется уставкой тока активная —уставкой тока поступающего с выхода регулятора PC.
Частота f1 тока статора двигателя М равна алгебраической сумме частоты вращения ротора и заданной частоты тока ротора
где знаки — «+-», стоящие перед скобками, определяют направление вращения, а стоящие перед—режим работы (двигательный или генераторный). Суммирование частот осуществляется в сумматоре Σ.
Частота тока ротора пропорциональна активной составляющей тока статора и преобразуется в импульсный сигнал из выходного сигнала регулятора PC посредством управляемого генератора импульсов ГИУ.
В преобразователе ПЧС по сигналам формируется трехфазная система синусоидальных напряжений, которая является заданием на фазные токи статора двигателя и поступает на входы регуляторов РТ-А; РТ-В;
РТ-С фазных токов, где сравнивается с действительными значениями токов i— поступающих с датчиков тока ДТ-1 — ДТ-5.
Рис. 55. Функциональная схема электропривода серии ЭЧМП.
Выходные сигналы регуляторов тока суммируются с сигналами положительной обратной связи по напряжению статора (Uд, UB, Uc), поступающими с датчиков напряжения ДН-1—ДН-3. Благодаря этому компенсируется влияние ЭДС двигателя.
Сигналы выходного напряжения с контуров регулирования фазных токов подаются в системы импульсно-фазового управления СИФУ-А, СИФУ-В, СИФУ-С по фазам, где формируются импульсы для управления тиристорами силовых преобразователей ПЧ-1—ПЧ-3. Раздельное управление тиристорными мостами по синусоидальному закону осуществляют устройства раздельного управления РУ-А, РУ-В, РУ-С.
Электропривод ЭЧМП обеспечивает жесткие механические характеристики (рис. 56), по качеству не уступающие характеристикам электропривода постоянного тока.
Рис. 56. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном управлении (ω — угловая частота вращения; М-макс, М-ном—максимальный и номинальный моменты; f1-4 — фиксированные значения частоты тока).
В преобразователе ПЧНС предусмотрены следующие виды защит: от токов к.з в преобразователе и двигателе; выхода из строя тиристоров; внешних и внутренних перенапряжений из тиристорах; недопустимой перегрузки по току; исчезновения или недопустимого снижения напряжения в силовой питающей сети или сети собственных нужд; исчезновения потока охлаждения воздуха в преобразователе частоты; работы двигателя на двух фазах; замыканий на землю.
На лицевой части шкафа преобразователя имеется световая сигнализация о включенном или отключенном состоянии автоматических выключателей на входе преобразователей ПЧ-1-ПЧ-3; наличии силового напряжения; готовности комплекта к работе; аварийном отключении.
Для ускорения поиска неисправностей в преобразователе предусмотрена возможность измерения выходных сигналов ячеек системы регулирования и сигналов о работе таких функциональных узлов, как систем импульсно-фазового управления ячейками импульсных трансформаторов, стабилизированного источника питания, схемы токовой защиты, а также о перегорании предохранителей в цепях силовых тиристоров.
Конструктивно преобразователь ПЧНС состоит из четырех шкафов; шкафа ША вводных автоматов, двух шкафов ШТ силовых тиристоров и шкафа управления ШУ.
В шкафу ША установлены три автоматических выключателя типа А-3794БС с полупроводниковыми расцепителями. К выходу каждого из этих выключателей подключен реактор, служащий для развязки отдельных фаз преобразователя со стороны сети. В этом же шкафу расположены устройства защиты преобразователя от перенапряжений и элементы схемы автоматики электропривода. В шкафах ШТ собрана силовая часть преобразователя на унифицированных тиристорных блоках (по 18 блоков в каждом шкафу). Охлаждаются силовые тиристоры двумя встроенными вентиляторами. Направление движения воздушного потока — снизу вверх, скорость струи охлаждающего воздуха составляет не менее 8 м/с. В шкафу управления размещены кассеты системы управления преобразователем и системы регулирования электроприводом, конструктивно выполненные из унифицированных элементов. Для удобства обслуживания и эксплуатации кассеты с ячейками установлены на поворотной раме.
Преобразователь имеет блочное исполнение. Обслуживание шкафов— двустороннее. Элементы и узлы преобразователя представляют собой выемные блоки или съемные панели. Блоки вставляются по направляющим в соответствующие места, при этом обеспечивается надежный электрический контакт
силовых цепей и цепей управления. Двери шкафов имеют электрические блокировки. На лицевой стороне шкафов установлены измерительные приборы и лампы сигнализации, характеризующие работу электропривода. В шкафах предусмотрено местное освещение.
Внешние электрические выводы преобразователя частоты представлены шинами с местами для присоединения кабелей, а двигателя —с помощью коробки выводов
Серийно выпускаемый электропривод ЭЧМП позволяет планомерно заменять на шахтных подъемных установках морально и технически устаревший асинхронный электропривод с реостатным управлением в роторной цепи, что существенно улучшает технико-экономические показатели работы подъемной установки. При этом все типоразмеры комплектов электропривода имеют унифицированную схему управления к регулирования и единую элементную базу.
