Экологичные технологии
Навигация
Библиотека
Скачать Книги
Поиск по сайту

Главная > Справочник по эл.машинам том 2 > 25.3. Вентильные двигатели

25.3. Вентильные двигатели

25.3. Вентильные двигатели

25.3.1. Вентильные двигатели серии ВД мощностью 30132 кВт

Вентильные двигатели серии ВД мощностью 30 — 132 кВт с высотами оси вращения 225 — 315 мм предназначены для приводов главного движения металлорежущих станков с ЧПУ. В комплект поставки входит электромеханический преобразователь (ЭМП), управляемый полупроводниковый коммутатор — преобразователь частоты (ПЧ), датчик положения ротора (ДПР) и тахо-генератор (ТГ).

Электромеханический преобразователь (рис. 25.4) выполнен в обращенном исполнении (индуктор на статоре, а якорь на роторе) и конструктивно унифицирован с коллекторными двигателями постоянного тока серии 2П. Система возбуждения ЭМП — смешанная. Она состоит из обмотки независимого возбуждения ОВ и продольной компенсационной обмотки КО, включенной в звено постоянного тока ПЧ. Катушки обмоток независимого возбуждения и компенсационной разнесены на разноименные полюсы каждой пары. Все типоразмеры ЭМП выполнены с четырехполюсным индуктором. В наконечниках полюсов размещена медная короткозамкнутая демпферная обмотка. Ротор имеет 36 пазов, скощенных на одно зубцовое деление. Обмотка якоря — трехфазная, соединенная в звезду с нулевым проводом. Концы фаз и нулевая точка выведены на четыре контактных кольца. Скользящий токосъем от колец обеспечивается с помощью металлосодержащих щеток, установленных в сдвоенных щеткодержателях.

part15-12.jpg

Рис. 25.5. Схема соединения силовых цепей ПЧ двигателя серии ВД

Преобразователь частоты включает в себя силовую часть и систему управления. Силовая часть ПЧ представляет собой выпрями-тельно-инверторный блок со звеном постоянного тока. С ПЧ конструктивно объединен блок питания обмотки возбуждения ЭМП. Схема соединения ПЧ и ЭМП приведена на рис. 25.5.

Коммутация вентилей ПЧ при частотах вращения ЭМП от 0 до 0,1ином принудительная, а при частотах вращения выше 0.1 «ном естественная.

Датчик положения ротора размещен в том же узле, что и ТГ. Он представляет собой свето-фотодиодный узел. Помимо основных функций ДПР дает информацию об

Рис. 25.4. Конструктивная схема двигателя серии ВД:

1 — обмотка якоря; 2 — обмотка независимого возбуждения; 3 — продольная компенсационная обмола; 4 — стержни демпферной обмотки; 5 — короткозамыкающие дуги; 6 — тахогенератор и ДПР; 7 — вентилятор; 8 — контактные кольца

part15-13.jpg

угле поворота либо о пути (т. е. выполняет функцию резольвера).

Тахогенератор представляет собой серийную машину типа ТМС-1.

Структра условного обозначения вентильного двигателя:

ВД225ГУХЛ4,

где В — вентильный; Д — двигатель; 225 — высота оси вращения, мм; Г — наличие ТГ; УХЛ4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Структура условного обозначения ПЧ:

ЭТУ7ЙИ-39, где Э — электропривод; Т — тиристорный;

У — унифицированный; 7 — с бесколлекторным двигателем; 8 — с двигателем низкого напряжения со статическим преобразователем; 39 — номинальный ток на выходе ПЧ, равен 80 А.

Конструктивные исполнения ЭМП по способу монтажа - IM1001, IM2001, IM20011 по ГОСТ 2479-79, способ охлаждения — IC06 по ГОСТ 20459-75, степень защиты -IP44 по ГОСТ 17494-72. Изоляция двигателей — по классу нагревостойкости F (ГОСТ 8865-70). Предусмотрено исполнение ЭМП с фильтрами на всасывающем патрубке вентилятора типа «наездник».

Рабочее положение блоков ПЧ — вертикальное. Они могут быть встроены в нор-

Таблица 25.22. Технические данные вентильных двигателей серии ВД

Номи-

Ток в

<ратность

Типоразмер ЭМП

Типоразмер ПЧ

нальная мощность, кВт

Частота вращения, об/мин

звене постоянного

Ток фазы, А

максимальной частоты

кпд,

тока, А

вращения

ВД225 ГУХЛ4

ЭТУ7801-39

15

50

39

4

78,9

ВД250 ГУХЛ4

ЭТУ7801-39

22,4

76

59,4

4

80,2

ВД280 ГУХЛ4

ЭТУ7801-41

45

146

115

3,5

81,8

ВД315 ГУХЛ4

ЭТУ7801-41

67

218

170

3,5

84

ВД225 ГУХЛ4

ЭТУ7801-39

22,4

75

58,5

4

82,3

ВД250 ГУХЛ4

ЭТУ7801-41

33,5

7<;n

114

89

4

83,6

ВД280 ГУХЛ4

ЭТУ7801-44

67

220

173

3,5

85,4

ВД315 ГУХЛ4

ЭТУ7801-44

100

330

258

3,5

87,2

ВД225 ГУХЛ4

ЭТУ7801-39

30

1000

100

78

4

86,3

ВД250 ГУХЛ4

ЭТУ7801-41

45

(основ-

152

119

4

87,5

ВД280 ГУХЛ4

ЭТУ7801-44

90

ное ис-

295

230

3,5

89,4

ВД315 ГУХЛ4

ЭТУ7801-47

132

полне-

435

340

3,5

90,5

ние)

ВД225 ГУХЛ4

ЭТУ7801-41

45

150

118

2,7

90

ВД250 ГУХЛ4

ЭТУ7801-44

67

1 SflO

228

178

2,7

90,8

ВД280 ГУХЛ4

ЭТУ7801-47

132

443

345

2,3

91,5

ВД315 ГУХЛ4

ЭТУ7801-47

200

660

515

2,3

92,9

Таблица 25.23. Габаритные, установочно-присоединительные размеры, мм, и масса двигателей серии ВД, исполнение IM1001 (рис. 25.6)

Мо-

Типоразмер

мент

Мас-

двигателя

dVl

'i

h

К

h

инер-

са,

ции,

кг

кг- м2

ВД225 ГУХЛ4

16

356

435

55

19

437

ПО

356

437

1168

149

225

10

59

20

718

6

0,52

505

ВД250 ГУХЛ4

18

406

495

65

24

487

140

406

484

1233

168

250

11

69

25

768

7

0,91

630

ВД280 ГУХЛ4

20

457

545

70

24

565

140

457

517

1360

190

280

12

74,5

25

920

7,5

2,11

705

ВД315 ГУХЛ4

22

508

615

80

28

635

170

508

608

1485

216

315

14

85

30

990

9

4,41

1275

Таблица 25.24. Габаритные и установочные

размеры, мм, преобразователей частоты для

двигателей серии ВД

Типоразмер ЭМП

ы

*..

Аи

А зо

'

ЭТУ7801-39 ЭТУ7801-41 ЭТУ7801-44

ЭТУ7801-47

458 458 450 450

483 483 483 483

475 475 605 1215

500 500 650 1260

620 890 1500

320 320

325 325

Примечание. Все типы ЭМП, кроме ЭТУ7801-39, снабжены вентиляторами.

мализованные шкафы одно- или двухстороннего обслуживания, используемые в крупноблочных устройствах управления электроприводами. Степень защиты — IP00 по ГОСТ 14254-80. Охлаждение ПЧ на ток 80 А — естественное воздушное, а на юки 125, 250, 500 А — принудительное воздушное. Номинальные значения климатических факторов для ЭМП и ПЧ - по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70:

Высота над уровнем моря, м . . . 1и(Ю

Температура окружающего воздуха, °С......... 1-40

Относительная влажность, %.

при 20 X........ 65

при 25 °С........ SO

Технические данные двигателей серии ВД мощностью 30-132 кВт основною исполнения с частотой вращения 1000 об/мин, а также модификаций с частотой вращения 500, 750, 1500 об/мин при сохранении момента основного исполнения ь каждом laoapii-те приведены в табл. 25.22.

Питание ПЧ серии ВД осуществляется от трехфазной промышленной сеш напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Номинальное напряжение на выходе ПЧ, т. е. на якорной обмотке ЭМП. 300 В. Напряжение обможи независимого возбуждения 220 В.

Режим работы ЭМП и ПЧ - S1. Вентильные электродвигатели серии ВД дотекают двойную перегрузку по току в течение 10 с при номинальной чаооте вращения и перегрузку 1,3/ном при максимальной частоте вращения при сохранении иосюян-ства мощности. Коэффициент мощное:и всех типоисполнений серии ВД равен 0 82.

Диапазон регулирования часто iu вращения вентильных электродвигателей 1 : 1000, в том числе 1 :4 вверх от номинальной.

Массогабаритные показатели ЭМП и ПЧ вентильных электродвшателей приведены соответственно в табл. 25.23, на рис. 25 6 и в табл. 25.24.

Рис. 25.6. Габаритные и установочно-присоединительные размеры ЭМП серии ВД

part15-14.jpgpart15-15.jpg

25.3.2. Вентильные двигатели серии ВД мощностью 200—3150 кВт

Вентильные двигатели серии ВД мощностью 200 — 3150 кВт с низкой частотой вращения предназначены для работы в регулируемых электроприводах химического и мельничного оборудования, шахтного подъема, буровых установок, насосов, вентиляторов и пр.

Таблица

25.27

КПД, %, при

Частота

постоян-

вентиля-

вращения

ном

торной

СОБф

моменте

нагрузке

ОЛПтах

76

50

0,4

о,з»тох

86

82

0,73

0,5птах

88

88

0,82

0,7птал-

89

89

0,87

90

90

0,9

Таблица 25.25. Шкала мощностей низкоскоростных двигателей серии ВД

В комплект низкоскоростного вентильного двигателя серии ВД входят электромеханический преобразователь (ЭМП), преобразователь частоты (ПЧ), датчик положения ротора (ДПР), тахогенератор (ТГ) и система питания обмотки возбуждения (рис. 25.7).

Двигатели классифицируются по габаритам, полезной мощности и максимальной частоте вращения в соответствии с табл. 25.25. Подбор соответствующего типоразмера ПЧ осуществляется по полезной мощности ЭМП.

Электромеханический преобразователь низкоскоростной серии ВД конструктивно унифицирован с серийными синхронными двигателями. Трехфазная обмотка якоря размещена на статоре, обмотка возбуждения — на роторе. В наконечниках полюсов индуктора размещена демпферная обмотка. Питание обмотки возбуждения может быть осуществлено двумя способами. По первому способу (показанному на рис. 25.7) система

Таблица 25.26. Габаритные, установочно-присоединительные размеры, мм, и масса электромеханических преобразователей вентильных двигателей серии ВД (типоразмеры

ВД800 - ВД1600)

Типоразмер

Максимальная частота вращения, об/мин

двигателя

100

200

300

400

500

750

1000

ВД8005 ВД800М ВД800Ь

BfllOOOS ВДЮООМ

вдюооь

Bfll250S ВД1250М ВД1250Ь

ВД16008 ВД1600М ВД1600Ь

200 250 315

400 500 630

200

250 315 400

500 630 800

1000 1250 1600

200 250

315 400 500

630 800 1000

1250 1600 2000

200 250 315

400 500 630

800 1000 1250

1600 2000 2500

250 315 400

500 630 800

1000 1250 1600

2000 2500 3150

400 500 630

800 1000 1250

1600 2000 2500

3150

500 630 800

1000 1250 1600

2000 2500 3150

Типоразмер ЭМП

h

А32

'.о

'зо

*п

*зо

d

'i

Масса, кг

ВД800

450

1530

1220

630

1630

1400

1100

1600

130

250

4000

ВД1000

500

1800

1400

1000

2000

1600

1100

1800

140

250

6000

ВД1250

500

2000

1600

1250

2400

1800

1100

2000

140

250

10000

ВД1600

630

2720

1980

1900

2770

2770

1450

3110

200

350

16000

part15-16.jpg

Рис. 25.7. Структурная схема низкоскоростного двигателя серии ВД

является полностью бесконтактной. Напряжение питания поступает на тиристорный блок системы возбуждения БСВ, который позволяет получать на выходе регулируемое трехфазное напряжение переменного тока. Оно подается на обмотку статора асинхронного трансформатора AT, затем выпрямляется вращающимся выпрямителем ВВ и подается на обмотку возбуждения ЭМП. По второму способу система питания возбуждения строится на традиционном использовании скользящего токосъема, осуществляемого с помощью двух контактных колец и щеток. В этом случае на выходе БСВ формируют регулируемое выпрямленное напряжение.

Электромеханические преобразователи типоразмеров ВД800, ВД1000 и ВД1250 выполняются со щитовыми подшипниками качения, ЭМП типоразмера ВД1600 — со стояковыми подшипниками качения. Степень защиты ЭМП-1Р44 по ГОСТ 17494-72. Способ охлаждения — IC0541 по ГОСТ 20459-75.

Габаритные и установочно-присоедини-

тельные размеры ЭМП приведены в табл. 25.26.

Преобразователь частоты низкоскоростной серии ВД включает в себя силовую часть и систему управления СУ. По своей структуре силовая часть ПЧ представляет собой непосредственный преобразователь частоты. Питание ПЧ осуществляется от трехфазной промышленной сети напряжением 660 В и частотой 50 Гц. Подключение ПЧ к сети осуществляется через шестиоб-моточный реактор.

Синхронизация работы тиристоров ПЧ осуществляется с помощью ДПР. Значение угла управления выбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальный момент на валу.

Коммутация тока в тиристорах каждой группы происходит за счет напряжения сети. Коммутация тока при переключении групп имеет двоякий характер: при пуске и разгоне — сетевая, т. е. за счет напряжения сети, а при более высоких частотах вращения — смешанная, с использованием ЭДС двигателя.

Таблица 25.28. Шкала мощностей и габаритные размеры преобразователей частоты

двигателей ВД800 - ВД1600

Габаритные размеры

Типоразмер ПЧ

Мрщность, кВт

(длина х высота х

Масса, кг

х ширина), м

ТНТРВ-630-690УХЛ4

200-630

2,8x2,4x0,8

3200

ТНТРВ-1,2к-690УХЛ4

800-1250

4,5x2,4x0,8

5700

ТНТРВ-2,0к-690УХЛ4

1600-2000-

5,4 х 2,4 х 0,8

6900

ТНШРВ-2,5к-690У X Л4

2500

8,2 х 2,4 х 0,8

10900

ТНШРВ-3,1к-690УХЛ4

3150

10x2,4x0,8

13 300

part15-17.jpg

Регулирование частоты вращения вентильных двигателей осуществляется в пределах 0,1 — \птах. Изменение КПД и коэффициента мощности при регулировании частоты вращения отражено в табл. 25.27. При необходимости система управления снабжается устройствами, обеспечивающими электрическое торможение двигателя.

Силовая часть ПЧ, а также схема питания обмотки возбуждения конструктивно размещены в стандартных шкафах двухстороннего обслуживания. Степень защиты ПЧ - IP20 по ГОСТ 14254-80. Охлаждение-принудительное воздушное. Габаритные размеры ПЧ приведены в табл. 25.28.

Номинальные значения климатических факторов для низкоскоростных вентильных двигателей серии ВД по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70:

Высота над уровнем моря, м . . 1000 Температура окружающего воздуха, °С .......... 1-40

Относительная влажность при

25 °С, %......... 80

25.3.3. Вентильные двигатели серии ПЧВС

Тиристорные электроприводы по схеме вентильного двигателя серии ПЧВС предназначены для обеспечения пуска и регулирования частоты вращения мощных высоковольтных синхронных двигателей. Структурная схема электропривода показана на рис. 25.8, типы электроприводов, габаритные

part15-18.jpg

Рис. 25.8. Структурная схема электропривода по схеме вентильного двигателя серии

ПЧВС:

В — выпрямитель; И — инвертор; СУ В — система управления выпрямителем; СУМ — система управления инвертором; ВР — входной реактор; СР — сглаживающий реактор; ДТ— датчик тока; ДПР— датчик положения ротора; ДФН — датчик фазы ЭДС; РВ — регулятор возбуждения; ТГ — тахоге-нератор; О В — обмотка возбуждения

размеры силовых щитов и шкафа управления приведены в табл. 25.29.

Электропривод обеспечивает: пуск двигателя, работу на любой заданной частоте вращения в диапазоне 0,06— 1и„ом, реверсирование двигателя, рекуперативное торможение, оптимизацию переходных процессов путем автоматического ограничения тока на уровне 1,5 — 2/ном, автоматическую синхронизацию двигателя с сетью.

Электропривод включает в себя ЭМП, ПЧ со звеном постоянного тока, тиристор-ный возбудитель, систему управления. В качестве ЭМП в серии ПЧВС использованы

Таблица 25.29. Технические и массогабаритные данные вентильных двигателей серии

ПЧВС

part15-19.jpg

серийно выпускаемые синхронные двигатели. Использование серийного двигателя по мощности определяется его конструктивными особенностями и электрическими параметрами. При номинальной частоте вращения коэффициент использования лежит в пределах 0,8—0,9 за счет некоторого ухудшения cos ф (как правило, при работе от инверю-ра тока с коммутацией за счет ЭДС двигателя cos <р„ом « 0,85-г 0,88 вместо 0,9), а также за счет дополнительных потерь от высших гармонических тока. Меньшее значение коэффициента использования относится к турбодвигателям.

Тиристорный ПЧ состоит из двух аналогичных силовых модулей: выпрямителя и инвертора, выполненных по трехфазной мостовой схеме. Каждое плечо - из ряда последовательных включенных тиристоров с устройствами, обеспечивающими равномерное деление напряжения между тиристорами, с устройствами индикации целостности тиристоров и защиты при выходе из строя недопустимого числа полупроводниковых приборов. В состав силового модуля входят также приборы контроля тока и напряжения и КС-цепи, ограничивающие перенапряжения при коммутации тока между тиристорами.

Все типоисполнения ПЧВС по мощности обеспечиваются двумя базовыми конструкциями силовых модулей на напряжение 6 и 10 кВ. В зависимости от номинального тока (630, 320, 200 А) предусмотрено три исполнения модулей по устройствам охлаждения: групповое принудительное, индивидуальное принудительное и естественное. При токах свыше 630 А выполняется параллельное соединение преобразователей частоты на ток 630 А.

В работе привода различают три режима : режим принудительной коммутации тока в фазах инвертора (режим низких частот), режим коммутации тока в фазах инвертора под действием ЭДС якоря ЭМП, режим синхронизации двигателя с сетью. Основным рабочим режимом является режим коммутации тока в фазах инвертора под действием ЭДС якоря ЭМП. В данном режиме управляющие импульсы, подаваемые на инвертор, синхронизируются по фазе ЭДС ЭМП.

Амплитуда тока якоря определяется модулем выходного сигнала регулятора частоты вращения и отрабатывается замкнутой системой автоматического регулирования тока воздействием на управляемый выпрямитель. Ток возбуждения автоматически регулируется в функции тока статора таким образом, что амплитуда коммутационной

ЭДС не зависит от тока якоря я «меняекя пропорционально частоте вращения.

В режиме низких частот враитения синхронизация импульгов управления инвертором осуществляется логическими сигналами датчика углового положения ротора (ДПР) относительно статора. При огсуг-схвии ДПР часюга иньерюра в процессе пуска, торможения и реверса в обнажи низких час 1 от может определяться плавным изменением сигнала задания частоты, в этом варианте электропривод работает по схеме синхронного двигателя с чаыотным управлением.

В режиме синхронизации двшаиля с сетью частота, фаза и амплитуда напряжения обмотки якоря ЭМП, питающегося от инвертора, ус»анавливаюгся равными соответствующим параметрам сети, после чею обмотка якоря подключается к сети, а ПЧ отключается.