Электроприводах переменного

Принципиальная схема электрооборудования установки УТ1 показана на 12.7. Электроприводы постоянного тока установки получают питание от сварочного агрегата СДАУ1 с жесткой характеристикой, состоящего из асинхронного двигателя ДЗ и генератора Г. Асинхронный двигатель ДЗ может получать питание от передвижной электростанции или от промышленной электрической сети.

Наконец, по роду тока применяются электроприводы постоянного и переменного тока.

Кроме указанных выше случаев инверторы применяются для передачи энергии постоянного тока (предварительно преобразованную в энергию переменного тока с целью уменьшения потерь в линии электропередачи), для электропривода постоянного тока, например, в станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботах, управляемых однополярными импульсами напряжения. Очень часто электроприводы постоянного тока могут работать в качестве источников электрической энергии. Например, при движении электрифицированного транспортного средства под уклон или во время его торможения. В этом случае привод выгодно перевести из выпрямительного режима в инверторный. Тогда преобразователь начинает работать как инвертор, возвращая генерируемую машиной постоянного тока энергию в сеть переменного тока.

4. Комплектные реверсивные электроприводы постоянного тока с тиристорными широтно-импульсным и преобразователями, предназначенные для механизме в подач прецезионных автоматизированных координат»)-расточных и резьбошлифовальных станков, а также для механизмов, где требуется широкий диапазон регулирования частоты вращешя. Нестабильность частот л вращения не превышает 5% при диапазоне регулирования D < 100 : 1, 10% — при 100 : 1 < D < 400 : 1

4. Комплектные реверсивные электроприводы постоянного тока с тиристорными широтно-импульсным и преобразователями, предназначенные для механизме в подач прецезионных автоматизированных координат»)-расточных и резьбошлифовальных станков, а также для механизмов, где требуется широкий диапазон регулирования частоты вращешя. Нестабильность частот л вращения не превышает 5% при диапазоне регулирования D < 100 : 1, 10% — при 100 : 1 < D < 400 : 1

Кроме указанных ранее случаев инверторы применяют для передачи энергии постоянного тока (предварительно преобразованную в энергию переменного тока с целью уменьшения потерь в линии электропередачи), для электропривода постоянного тока, например в станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботах, управляемых однополярными импульсами напряжения. Очень часто электроприводы постоянного тока могут работать в качестве источников электрической энергии, например при движении электрифицированного транспортного средства под уклон или во время его торможения. В этом случае привод целесообразно перевести из выпрямительного режима в инверторный. Тогда преобразователь начинает работать как инвертор, возвращая генерируемую машиной постоянного тока энергию в сеть переменного тока.

Наряду с этим для мощных приводов продолжают применяться и электроприводы постоянного тока. Электрома-

Мощные регулируемые электроприводы постоянного тока проектируются без двигатель-генераторных установок с многопульсными схемами (12 и более) тиристорных выпрямителей. Создан коллекторный криодвигатель постоянного тока (КД) со сверхпроводящей обмоткой мощностью J0 МВт с частотой вращения 80 об/мин, напряжением 930 В для реверсивного прокатного стана. Уменьшение диаметра якоря двигателя по сравнению с существующим аналогом позволило уменьшить в 2—2,5 раза момент инерции и повысить коммутационную надежность, что обеспечит повышение производительности прокатного стана.

ном производстве и т. д. Простота управления и регулирования позволяет применять полупроводниковые преобразователи, например, в многодвигательных электроприводах в текстильной промышленности, в которых по технологическим соображениям необходимо в течение длительного времени поддерживать частоту вращения с погрешностью не хуже 0,01 %, что недостижимо с помощью других средств. Силовая электроника нашла широкое применение в устройствах электрической тяги, так как устойчивость полупроводниковых преобразователей к вибрациям и возможность работать в широком диапазоне температуры окружающей среды, а также меньшие масса и габариты по сравнению с преобразователями на ртутных вентилях обеспечили существенное улучшение показателей городского и магистрального электрического транспорта, в том числе позволили повысить пропускную способность электрифицированных железных дорог. Уже на раннем этапе развития энергетической электроники питаемый от вентильных преобразователей электропривод был внедрен на прокатных станах. Так, на стане непрерывной прокатки используется до 3000 электродвигателей с общей установленной мощностью от 20 до 40 МВт, из них 25—30 % составляют регулируемые электроприводы постоянного, а в ряде случаев и переменного тока. При этом около 80 % установленной мощности приходится на электроприводы, питающиеся от преобразователей. Разработаны преобразователи для главных электроприводов крупных прокатных станов мощностью до 15 МВт. Широкое внедрение преобразователей в электроприводах прокатных станов обеспечивается как повышением экономичности за счет роста КПД, так и лучшим соответствием вентильных электроприводов технологическим требованиям (быстродействие, точность регулирования и др.).

6.2. НЕРЕВЕРСИВНЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

6.2. Нереверсивные электроприводы постоянного тока . . 338

техники путем ее использования в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователей для электротермических и электротехнологических установок различного назначения. Наряду с нелинейными нагрузками, в качестве которых будем рассматривать вентильные преобразователи, значительное распространение в системах электроснабжения получают несимметричные нагрузки, т. е. такие потребители электроэнергии, симметричное исполнение и режимы работы которых невозможны или нецелесообразны по конструктивным, технологическим и экономическим соображениям. Большое распространение в промышленности получили следующие несимметричные потребители электроэнергии: дуговые сталеплавильные печи трех- и однофазного исполнения; однофазные установки электрошлакового переплава мощностью до 10000 кВ-А; однофазные индукционные печи мощностью 160—16 000 кВ-А; РТП и графитировочные; хлораторы и др. При этом многие несимметричные нагрузки имеют существенно нелинейный характер.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой преобразовательной техники и ее использование в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователях для электротермических и электротехнологических установок различного назначения привело к ухудшению показателей качества электроэнергии, предусмотренных ГОСТ 13109-67, а также к снижению естественного коэффициента мощности в сетях промышленного электроснабжения.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой преобразовательной техники и ее использование в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразователях для электротермических и электротехнологических установок различного назначения привело к ухудшению показателей качества электроэнергии, предусмотренных ГОСТ 13109-67*, а также к снижению естественного коэффициента мощности в сетях промышленного электроснабжения.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой преобразовательной техники и ее использование в тиристорных электроприводах переменного и постоянного тока, вентильных преобразо-

чаев требуется, чтобы выходное напряжение было стабилизированным при изменениях питающего постоянного напряжения или регулировалось в широких пределах. В первом случае диапазон регулирования соотношения между входным и выходным напряжениями инвертора не очень велик (примерно ±25%), в то время как во втором случае, •особенно при частотном регулировании в электроприводах переменного тока, диапазон регулирования составляет от 1:2 до 1 : 10, а в отдельных случаях еще больше.

ров самих приборов В современных электроприводах переменного тока, например, где частота переключений составляет десятки (от пяти до пятидесяти килогерц), динамические потери могут в два-три раза превысить потери квазистатические. Таким образом, при анализе энергетических характеристик необходимо учитывать динамические потери в силовом преобразователе.

В электроприводах переменного тока исполнительным двигателем является машина переменного тока. В этом случае при питании от источника постоянного тока применяется АИ, а при питании от источника переменного тока НПЧ, либо сочетания УВ+АИ, либо В+АИ

Перечисленным основным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют транзисторные преобразователи, работающие в режиме переключения и питающиеся от источника постоянного напряжения. Такие преобразователи в электроприводах постоянного тока получили название широтно-импульсных (ШИП). В электроприводах переменного тока такие преобразователи названы автономными инверторами напряжения (АИН).

Преобразователи. Питание электродвигателя в замкнутой системе автоматического управления производится от индивидуального регулируемого преобразователя. В электроприводах постоянного тока применяют электромашинные (система Г—Д) и статические преобразователи (система УРВ—Д и ТП—Д), в электроприводах переменного тока различные преобразователи частоты.

В унифицированных системах автоматизированных электроприводов, представляемых на рынок различными фирмами в виде управляемых преобразователей или комплектных ЭП, предусматривается, как правило, раздельное регулирование электромагнитного момента и тока двигателя. В частотно-регулируемых электроприводах переменного тока осуществляют регулирование модуля потока статора или ротора. В любых случаях структуры контуров регулирования электромагнитных переменных являются закрытыми для пользователя и возможна только настройка параметров в режиме самонастройки или в результате ввода в систему информации о параметрах используемого электродвигателя.

22. Ефимов А. А., Шрейнер Р. Т. Активные преобразователи в регулируемых электроприводах переменного тока / Под ред. Р. Т. Шрейнера. — Новоуральск: НГТИ, 2001. — 250 с.