» » » Системы возбуждения для синхронных электродвигателей

Системы возбуждения для синхронных электродвигателей

Научно-производственное предприятие «Русэлпром-Электромаш» является разработчиком и производителем цифровых систем автоматического управления, регулирования, защиты и мониторинга синхронных машин, в том числе систем возбуждения для синхронных двигателей (СД). Основные потребители продукции – энергетическая, горнодобывающая, нефтегазовая отрасли, водоснабжение и ирригация, ЖКХ, металлургия и машиностроение.
 
Компания производит статические системы возбуждения для синхронных двигателей: возбудители тиристорные серии ВТ-РЭМ; для СД с бещеточным возбудителем – системы автоматического регулирования возбуждения серии БСВ-РЭМ; для СД с электромашинным возбудителем постоянного тока – системы ВК-РЭМ.
Каждое из указанных изделий выпускается в двух исполнениях – одноканальном и двухканальном. Структурная схема одноканального исполнения: силовой элемент (тиристорный или транзиторный преобразователь), автоматический регулятор возбуждения (АРВ) и система электропитания аппаратуры.
Двухканальное исполнение – это две равноценных независимых системы автоматического регулирования возбуждения, то есть два АРВ со своими системами электропитания. Один канал работает, второй находится в «горячем» резерве; АРВ резервного канала получает и обрабатывает информацию, но его выходной сигнал заблокирован. Переход с рабочего канала на резервный – безударный.
Основа всех типов систем возбуждения – микропроцессорные автоматические регуляторы возбуждения серии АРВ-РЭМ700, разработанные фирмой НПП «Русэлпром-Электромаш». Основные особенности регуляторов этой серии – четыре типа законов регулирования: автоматическое регулирование напряжения (АРН); регулирование тока возбуждения (РТ); регулирование реактивной мощности (рег. Q) и регулирование коэффициента мощности (рег. Cosφ). Выходным сигналом регулятора АРВ-РЭМ703, входящего в состав статических возбудителей ВТ-РЭМ, является последовательность частотно-заполненных импульсов управления тиристорных преобразователей. В системах БСВ-РЭМ или ВК-РЭМ используется регулятор АРВ-РЭМ701 с транзисторным IGВТ-преобразователем.
Во время работы двигателя возможны процессы, при которых необходимо ограничить величину тока ротора. В регуляторах возбуждения эту функцию выполняют ограничитель перегрузки (ОП) и ограничитель минимального возбуждения (ОМВ). В первом случае ограничивается длительность работы двигателя с перегрузкой с учетом ее величины; при достижении границы перегрузки (достижение максимально допустимой температуры обмоток ротора и статора двигателя) АРВ принудительно снижает ток ротора до номинального значения, переводя двигатель на некоторое время в режим остывания. В режиме ОМВ запрещено снижение тока ниже установки ОМВ, что предотвращает выпадение двигателя из синхронизма.
В регуляторах возбуждения серии АРВ-РЭМ программно реализованы защиты, связанные с отказами системы возбуждения. Для всех типов систем возбуждения это защиты: от затянувшегося пуска двигателя; от потери возбуждения; от перегрузки по току ротора; от перехода двигателя в асинхронный режим. В возбудителях ВТ-РЭМ, кроме указанных, имеются защиты: от коротких замыканий на кольцах ротора двигателя; от несимметричного режима работы тиристорного преобразователя; от перенапряжений на обмотке возбуждения (тиристорный разрядник). В системах автоматического регулирования возбуждения БСВ-РЭМ аналогичные по функциям защиты: от коротких замыканий во вращающемся диодном выпрямителе; от повреждений в транзисторном IGВТ преобразователе.
Возбудители ВТ-РЭМ, системы регулирования БСВ-РЭМ и ВК-РЭМ отличает дружественный интерфейс «возбудитель – оператор». Местный пульт управления на двери шкафа составляют измерительные приборы, показывающие ток двигателя и значение коэффициента мощности, напряжение и ток возбуждения; ключи управления и светодиодные индикаторы; жидкокристаллический дисплей или сенсорный экран, обеспечивающий взаимодействие оператора с микропроцессорной системой управления.
Обмен информацией устройства с системой управления более высокого уровня – центральным пультом управления или АСУТП – осуществляется с помощью сигналов типа «сухой контакт» или с помощью гальванически развязанных цифровых каналов с интерфейсами RS-485, Ethernat, CAN,Profibus.
Во всех типах устройств ведется регистрация режимов работы двигателя и системы возбуждения в энергонезависимой памяти процессора – «дневник событий» объемом до 1000 записей с привязкой к текущему времени, а именно: изменения режимов работы двигателя, действия оператора, срабатывание защит и другие подобные события.
Ведется также запись аварийных и переходных процессов (цифровой осциллограф) с записью на магнитный носитель типа SD-card с последующей передачей информации на более высокий уровень, а также перезапись их на ноутбук, что позволяет более полно проанализировать процессы на базе всех достижений современной вычислительной техники. К области улучшения эксплуатационных свойств систем возбуждения относится режим «опробывания», то есть проверки работоспособности системы возбуждения при отключенном двигателе. При включении опробывания производится самопроверка, самокалибровка АЦП, самодиагностика всех микропроцессорных устройств с последующей выдачей сигнала «готовность» к пуску. Для систем регулирования возбуждения на этом процесс опробывания заканчивается, а для возбудителя ВТ-РЭМ процесс опробывания заканчивается кратковременной прогрузкой возбудителя на обмотку ротора.
В возбудителях ВТ-РЭМ, системах БСВ-РЭМ и ВК-РЭМ реализована функция автофазировки по цепям измерения тока и напряжения двигателя, облегчающая проверку синфазности цепей измерения, а в возбудителях ВТ-РЭМ – функция синхронизации импульсов управления с напряжением питания тиристорного преобразователя.
Материальная часть возбудителей, систем автоматического регулирования, программное обеспечение разработано специалистами НПП «Русэлпром-Электромаш», что гарантирует долговременную поддержку выпускаемых систем возбуждения, преемственность и совместимость микропроцессорного оборудования при обновлении электронных компонентов системы.
Микропроцессорные системы управления возбуждения синхронных двигателей, выпускаемые НПП «Русэлпром-Электромаш», имеют высокий уровень надежности, подтвержденный данными эксплуатации более 600 единиц микропроцессорных систем возбуждения СД в России и за рубежом. Надежность функционирования оборудования положена в основу проектирования этих систем. Это использование современной и высококачественной элементной базы; введение функций самодиагностики, самоконтроля и самокалибровки; разработка систем с резервируемой аппаратурой; использование на предприятии современной технологии монтажа печатных плат; поэтапная наладка законченных узлов на специальных испытательных стендах; проверка работоспособности и настройка системы автоматического регулирования с замкнутым контуром регулирования на специальном стенде с программно реализованной моделью синхронного двигателя, работающей в реальном времени; прогрузка системы возбуждения на стенде токовых испытаний, проверка достоверности и работоспособности программы устройства на электродинамической модели энергосистемы.
Повышение надежности указанных выше микропроцессорных систем возбуждения (увеличение показателя надежности – «наработка на отказ» – в три раза), улучшение технических характеристик изделий (повышение на порядок точности регулирования, расширение законов регулирования) позволяют снизить эксплуатационные расходы у потребителя. Во-первых, за счет снижения уровня потребляемой предприятием реактивной мощности – перехода на работу СД с коэффициентом мощности, равным единице (регулятор cosφ), или поддержания заданной реактивной мощности (регулятор Q) без потери заявленных технических характеристик. Во-вторых, за счет повышения качества электроэнергии на месте потребления (точность поддержания уровня напряжения, снижение просадок напряжения, колебательности и длительности переходных процессов), то есть снижения энергопотерь, тепловых и механических нагрузок электрооборудования. В-третьих, оптимизация численности ремонтного и оперативного персонала. Ремонт изделия фактически сводится к замене отказавшего элемента изделия, причем факт отказа с указанием адресата высвечивается на дисплее пульта оператора (время простое минимальное). Немаловажно и снижение нагрузок на эксплуатационный персонал; опыт эксплуатации указанных систем показал, что для их эксплуатации персонал с более высоким уровнем подготовки не потребовался.
И последнее – уровень новой техники НПП «Русэлпром-Электромаш» с расширенным информационным полем позволяет автоматизировать на нижнем агрегатном уровне процесс производства, что является, как минимум, необходимым условием при внедрении комплексных ИТ-решений автоматизации производственных процессов, повышения безопасности, улучшения экологии для российской промышленности.

Вениамин КИЧАЕВ, директор по научной работе
НПП «Русэлпром-Электромаш» 
поиск
Новый номер
новый
номер

Апрель

2016

Подробнее
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ЖУРНАЛА
Подробнее