CC BY
116
УДК 62-83:621/.69
Г.К. Птах, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ)), А.А. Цветков, зам. ген. конструктора, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»),
И.А. Квятковский, канд. техн. наук, гл. конструктор, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»), Д.А. Протасов, ассист., (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ)), Д.В. Рожков, асп., (8635) 255-264,
[email protected] (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ))
ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ НАСОСА ГРАТ-1800/67
Для электропривода грунтового насоса ГрАТ-1800/67 предложен вентильно-ин-дукторный реактивный двигатель, питаемый от двух мостовых преобразователей напряжения.
Ключевые слова: электропривода грунтового насоса, вентильно-индукторныйре-активный двигатель, мостовой преобразователь напряжения.
В Акционерной компании «Алроса» для электропривода пульповых насосов ГрАТ-1800.67 применяются асинхронные двигатели с частотными преобразователями (рис. 1). После остановки насоса происходят осаждение и уплотнение измельчённой руды, что создаёт проблемы при последующем пуске двигателя, которые приводят к перегрузке преобразователя и увеличивают вероятность выхода его из строя.
Рис. 1. Насос ГрАТ-1800/67 с асинхронным электроприводом
Применение вентильно-индукторного электро-привода (ВИП), который имеет ряд преимуществ по сравнению с регулируемым асинхронным приводом, а именно: возможность токоограничения, более высокий КПД, повышенная надёжность двигателя и преобразователя, более простые законы фазового управления без ШИМ, позволит повысить производительность насосов ГрАТ-1800/67 и снизить их простои из-за неисправности электрооборудования.
Технические параметры вентильного индукторного двигателя, спроектированного по заданию АК «Алроса» для обогатительной фабрики № 12 Удачнинского ГОКа, приведены в таблице. Конструкция двухпакет-ного индукторного двигателя с двумя трёхфазными обмотками показана на рис. 2 .
Технические параметры индукторного двигателя ВИРД-750
Наименование параметра Значение
Мощность, кВт 750
Напряжение питания сети (6 кВ / 0,66 кВ) 660
Частота вращения, об/мин 750
КПД, % 97
Коэффициент мощности 0,9
Число фаз 3(6)
Число зубцов статора / ротора 18 / 12
Число пакетов 2
Масса двигателя, кг 6300
Рис. 2. Конструкция вентильно-индукторного реактивного
двигателя ИД-750: а - общий вид конструкции с охладителем сверху; б - двухпакетный статор без охладителя; в - двухпакетный ротор с вентилятором
между пакетами
Одним из вариантов на пути продвижения ВИП на рынок является его адаптация для питания от мостового инвертора. В ЗАО «ИРИС» предложены схемы питания и управления от мостового инвертора двухпакетного и одно-
пакетного ВИНД с двумя трёхфазными обмотками, смещёнными в пространстве на 180 эл. град (вариант шестифазной машины), которые однако требуют применения ШИМ, но более низкой частоты чем ШИМ АД [1, 2]. Для упрощения системы управления двухпакетного ИД-750 и исключения ШИМ предложена схема питания от двух мостовых инверторов мощностью, показанная на рис. 3. Фазы двигателя электрически не связаны, что позволяет повысить живучесть привода, т.к. двигатель может работать на двух фазах с компенсацией потери мощности при отказе ключей одной фазы инвертора.
По сравнению с трёхфазным ВИД с одной обмоткой, который питается от полумостового инвертора, предложенный вариант с двумя обмотками имеет пониженные пульсации момента, вдвое больший коэффициент мощности и обеспечивает экономию силового кабеля.
СУ
___
Bjl+s^-v^i-J ^_
Рис. 3. Схема питания ВИРД-750 от двух мостовых инверторов
Схема работает следующим образом. При открытых ключах VT1 и VT8 полуфаза А1 работает в двигательном режиме и потребляет энергию из сети; ключи VT2 и VT7 закрыты, полуфаза А2 работает в генераторным режиме и может подпитывать полуфазу А1. Затем ключ VT1 закрывается, а ключ VT2 открывается - полуфазы А1 и А2 закорачиваются, полуфаза А1 продолжает работать в двигательном режиме за счёт уменьшения энергии магнитного поля. При открытии ключа VT7 и закрытии ключа VT8 к полуфазам А1 и А2 прикладывается напряжение другой полярности - полуфаза А2 работает в двигательном режиме и потребляет энергию из сети, а полуфаза А1 - в генераторном режиме и может подпитывать полуфазу А2. Далее ключ VT7 закрывается, а VT8 открывается - полуфазы А1 и А2 закорачиваются. Полуфаза А2 продолжает работать в двигательном режиме за счёт уменьшения энергии магнитного поля. Период коммутации фазы А заканчивается. Аналогично работают и другие фазы двигателя. Между импульсами положительной и отрицательной полярности фазы строго 180 эл. град. Регулирование достигается изменением момента включения фазы и длительности им-
пульса. Пауза не регулируется автономно, как у полумостового инвертора, её длительность зависит от длительности импульса.
Таким образом, управление ВИРД-750 при питании от двух мостовых инверторов будет двухпараметрическим. Расчётные рабочие характеристики ИД-750 при оптимальном (max КПД) двухпараметрическом управлении показаны на рис. 4. Проведённые также оптимизационные расчёты при трёхпараметрическом управлении с учётом регулируемой паузы между положительным и отрицательным импульсами напряжения при питании ИД-750 от шестифазного полумостового инвертора показали, что эти характеристики практически совпадают.
м,
кНм 15.0
12.0 9.0 6.0 3.0
0 200 300 400 500 600 700 П,
мин"
Рис. 4. Расчётные рабочие характеристики ВИРД-750 при двухпараметрическом управлении
Для снижения пускового момента и соответственно пускового тока, стоимости используемых полупроводниковых ключей и инвертора в целом предлагается при пуске применить повторно-кратко-временные включения ИД-750 при правом и левом направлениях вращения, что позволит разрыхлить слежавшуюся массу размолотой руды и снизить пусковой момент.
При создании преобразователей для питания и управления ВИРД-750 планируется применить интеллектуаль-ные ключи SKiiP 3 (Semikron integrated intelligent Power) фирмы "Semikron" (Германия). В состав модулей SKiiP входят силовой каскад - IGBT ключи, плата управления - драйвер, схема мониторинга и защиты, а также теплоотвод - воздушный или водяной радиатор. Использование интеллектуальных силовых модулей особенно целесообразно в области средних и больших мощностей, где конструктивные и технологические проблемы стоят наиболее остро, а эксперименты и макетирование практически исключаются.
I, А
500
100
400 80
300 60
200 40
100 20
Г......
I М.
Список литературы
1. Индукторный двигатель: Пат. № 22 37338 Рос. Федерация; заявл. 22.07.2002; опубл. 2004. Бюл. № 27.
2. Вентильный индукторно-реактивный двигатель: Пат. № 2352048 Рос. Федерация; заявл. 08.08.2007; опубл. 2009, Бюл. № 10.
G. Ptah, A. Cvetkov, I. Kvuatkovskyui, D. Protasov, D. Rogkov The ventilno-induktornyj electric drive for the pump GRAT - 1800/67 For electric drive of suction dredge GrAT-1800/67 switched reluctance motor feed from two bridge convertors of voltage is offered.
Keywords: the electric drive of the soil pump, ventilno-induktornyj the jet engine, the bridge converter of voltage.
Получено 06.07.10
УДК 62-83:621/.69
А.П. Темирёв, д-р техн. наук, ген. конструктор, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»), Г.К. Птах, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ)), А.А. Цветков, зам. ген. конструктора, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»), И.А. Квятковский, канд. техн. наук, гл. конструктор, (8635) 255-264, [email protected] (Россия, Новочеркасск, ЗАО «ИРИС»)
ГРЕБНОЙ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ МОРСКОГО БУКСИРА МОЩНОСТЬЮ 2000 КВТ
Приведены результаты разработки и испытания гребного вентильно-индукторного двигателя для морского буксира мощностью 2000 кВт с частотой вращения 200 об/мин.
Ключевые слова: вентильно-индукторный двигатель.
В 2004 г. на головной дизель-электрической подводной лодке нового поколения проекта «Лада» впервые были установлены разработанные в филиале ФГУП ПКП «Ирис» (г. Новочеркасск) совместно с учёными ЮРГТУ (НПИ) и МЭИ вспомогательные вентильно-индукторные электроприводы мощностью от 1,1 до 32,5 кВт, которые прошли все виды испытаний в составе механизмов различного назначения: водоотливных насосов, компрессоров, холодильных машин, насосов гидравлики, лебедок и подтвердили надежность работы при соответствии требованиям технических заданий по КПД, массогабаритным и виброакустическим характеристикам. В
231
