Что такое тиристорные возбудители и для чего они нужны?

Электронные устройства управления возбуждением широко применяются в промышленности. Они необходимы для подачи напряжения на обмотку возбуждения и управления. Предусмотрены для регулировки в автоматическом режиме токов возбуждения при прямом или реакторном пуске от частотного преобразователя или сети. Реализует стабильную работу в режиме синхронной и аварийной работы мощных синхронных электродвигателей. Достоинствами таких систем являются простота управления, компактность, интеграция в системы электронного регулирования в автоматических системах управления, где применяется дистанционное изменение параметров. Далее мы подробно расскажем о том, что такое тиристорные возбудители, каких видов они бывают и как работают.

Описание и схема установки

Тиристорные возбудители экономичны, не сложны в эксплуатации и наладке. Выполнены в виде отдельно стоящего шкафа.

Ниже приведена схема и описание электронной установки с тиристорным управлением, из которой понятно из чего состоит прибор:

Конструкция прибора представляет:

• Управляемый выпрямитель, обеспечивающий питанием обмотки возбуждения синхронного двигателя. Представляет блок тиристоров с системой импульсно-фазового управления.
• Реактор, представляющий входной трансформатор.
• Модуль гашения поля.
• Система тестирования.
• Блок измерения, контролирующий уровень тока на выходе напряжения возбудителя и тока статора.
• Модуль защиты и блок сигнализации. Обеспечивает защиту индикации неисправности систем автоматического регулирования и диагностики.

Поставляется совместно с релейно-контактным узлом управления запуска двигателя. Имеет цифровую или аналоговую систему управления.

Тиристорный возбудитель позволяет:

1. Подать напряжение на обмотки возбуждения в нерабочем состоянии электродвигателя, для тестового режима.
2. В режиме прямого пуска подает напряжение на обмотки возбуждения, для поддержания функции тока статора, и тока скольжения.
3. При реакторном пуске подача возбуждения после включения шунтирующего выключателя.
4. Плавный (асинхронный) пуск с устройством высоковольтного плавного пуска.
5. Обеспечивает синхронный запуск с применением высоковольтного частотного преобразователя.

Электронный возбудитель контролирует и поддерживает нормальную работу. При этом он обеспечивает безопасность оборудования, для чего нужен блок защиты:

• Защищает выходные цепи при превышении тока возбуждения от первоначально установленной величины.
• Производит защиту входных цепей при превышении сетевых токов предварительно заданный.
• Повреждения изолирующего контура.
• Аварийного отключения.
• От ошибки чередования фаз.
• Отсутствия силового напряжения.
• Ошибки синхронизации двигателя с параметрами сети.
• При аварийной ситуации электронного блока напряжения.
• Длительного запуска, отличного от заданного. Длительность пуска задается программным путем. Время превышения пуска считается ошибкой.
• Оповещение об асинхронном ходе.
• От внешних аварийных ситуаций.
• Производится защита от ошибок управления.

Если в комплектации возбудителя предусмотрена защита от снижения сопротивления изоляции внешнего контура, комплектуется дополнительно:

• Узлом постоянного контроля параметров сопротивления изоляции с отображением на дисплее.
• Наличием сухого контакта в случае уменьшения сопротивления изоляции, менее двух, постоянных значений, которые задаются наладчиками.

Наличие блока управления позволяет удерживать в пределах допуска напряжение в статоре, а также коэффициент производительности или возбуждения в автоматическом режиме. Характеристики задаются во время пуско-наладочных работ или дистанционно.

Внешний вид и внутренняя конструкция представлена на фото:

Режимы работы

Устройство обеспечивает три режима работы, автоматический, ручной и аварийный. Возможно изменение режимов во время функционирования двигателя. Переход от одного к другому не сопровождается бросками тока. Ниже познакомимся, как работает устройство.

Автоматический режим

Поддержание заданных параметров происходит с помощью блока координации возбуждения – АРВ. Параметры задаются с помощью кнопок на пульте или дистанционно.

АРВ поддерживает заданные параметры:

• Напряжение сети.
• Коэффициент мощности электродвигателя (cosⱷ).
• Стабильную работу двигателя при возрастании нагрузки, превышающей максимальную.
• Регулирует напряжение статора при уменьшении нагрузки меньше номинальной.

Ручной режим управления

Устройство позволяет изменять параметры в ручном режиме, заданные оператором с инженерного пульта.

В этом случае блок обеспечивает:

• Прямой запуск с автоматической подачей возбуждения на катушки синхронного двигателя, как функцией тока статора и скольжения.
• Реакторный запуск. В автоматическом режиме регулируется тока статора.
• Стабилизация тока возбуждения при резких изменениях нагрузки.
• Поддержание тока стабилизации в пределах 5% при изменении питающего напряжения на величину 70-110% от номинального. При изменениях температурного режима обмоток.
• Возможность плавной регулировки тока. В случае необходимости, который можно оперативно подстроить.
• Защита ротора от длительных перегрузок.
• Быстрое гашение поля ротора при длительном провале напряжения. При этом должен быть подан сигнал гашения.
• Увеличение напряжения на 1,75 от номинального. При нормальном напряжении сети, питающей возбудитель.
• Ограничение напряжения по минимальным значениям.
• Ограничение тока по максимальным значениям.

Аварийный режим

Предназначен для работы двигателя в аварийном режиме. Аналоговый возбудитель выполняет регулировку токов от нуля до величины форсирования. Имеется подстройка в заданных пределах.

В нем имеется модуль, защищающий цепи при:

• Коротком замыкании цепей электронного преобразователя.
• Отключение возбуждения у работающего электродвигателя.
• Продолжительного асинхронного хода.
• Возникновение пробоя изоляции на землю.
• Превышающих заданные значения перегрузок.
• Многократных запусках двигателя.
• Отказа группы контактов в модуле выключателей.
• Пониженного напряжения статора.
• Изменение направления мощности.
• Повышенного напряжения в обмотках возбуждения.
• При перегреве пускового резистора.

Электронные возбудители ориентированы для подачи напряжения в цепи обмоток возбуждения и регулирования токов возбуждения в автоматическом режиме. Применяются для синхронных электродвигателей большой мощности.

Какие бывают и где применяются

Промышленность выпускает тиристорные возбудители уже много лет. Сейчас выпускаются модернизированные устройства с компьютерным управлением.

Устройства предназначены для запитывания обмоток возбуждения. С автоматическим регулированием тока при прямом, реакторном, частотном и плавном запусках.

В таблице представлены типы возбудителей с характеристиками:

Область применения достаточно широка, применяются на ГЭС, электротехнической, металлургической, нефтехимической, химической и пищевой промышленности.

Тиристорные возбудители Инвольт

Phone Number

Contact Address

ул.Новостроя, д. 1А, лит. З

Email Address

Замена систем возбуждения на современные

Цифровые регуляторы возбуждения, или тиристорные возбудители, применяются в качестве устройств для повышения устойчивости синхронного режима работы двигателей и генераторов, за счёт точного управления током возбуждения щеточной / бесщеточной синхронной машины. А благодаря наличию множества защитных функций, современный тиристорный возбудитель помогает предотвратить большинство серьёзных поломок агрегата, которым он управляет.

Ключевые преимущества оборудования компании «Инвольт»:

1. Гарантийный срок: не менее 24 месяцев.
2. Срок службы оборудования — 20 лет.
3. Срок изготовления: от 24 до 48 рабочих дней. (Но, возможно, популярная модель есть у нас на складе)
4. Техническая поддержка на весь срок службы оборудования.

Помимо стандартного исполнения тиристорного возбудителя, ООО «Инвольт» готово предложить нетиповые решения, учитывающие особые требования заказчиков. Например, встраивание тиристорного возбудителя в шкаф системы плавного или частотного пуска. Или дополнительное покрытие лаком всех электронных компонентов регулятора для защиты его от агрессивных воздушных сред.

Уже в базовой комплектации цифровой тиристорный возбудитель нашего производства готов к совместной работе с УПП. Если необходима совместная работа с высоковольтными ЧРП, то об этом нужно сообщить на этапе заказа, указав какие сигналы будут передаваться от ЧРП к возбудителю и обратно.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА ВОЗБУДИТЕЛЯ

Описание принципа работы ведется согласно принципиальной схеме.

Узловым элементом возбудителя является тиристорный выпрямитель. Питание выпрямителя осуществляется от сети переменного тока напряжением 380 В 50 Гц через автоматический выключатель S 6 и согласующий силовой трансформатор Т1.

Параллельно обмотке возбуждения синхронного двигателя через тиристорный ключ V 11, V 12 подключено пусковое сопротивление R 16. Последовательно с обмоткой возбуждения включено реле напряжения К8. Последовательно с пусковым сопротивлением включено токовое реле К9.

Электронная система управления ЭСУ состоит из ряда отдельных блоков, которые в совокупности обеспечивают:

а) формирование импульсного сигнала зажигания тиристоров;

б) поступление импульсного сигнала зажигания на управляющие электроды тиристоров в соответствующие моменты времени;

в) автоматическую подачу возбуждения в процессе пуска синхронного двигателя;

г) бесконтактное отключение пускового сопротивления и защиту его от перегрева;

д) режим инвертирования при нормальных и аварийных отключениях синхронного двигателя;

е) автоматическое и ручное регулирование возбуждения синхронного двигателя;

ж) защиту тиристорного выпрямителя от токов короткого замыкания;

з) необходимую форсировку возбуждения синхронного двигателя;

и) защиту ротора от длительной перегрузки по току.

В комплект системы управления входят следующие блоки:

блок А – автоматический регулятор возбуждения;

блок Б – блок управления, ограничения и защит;’

блок В – фазоимпульсный блок;

блок Г – блок питания.

Управление тиристорами выпрямителя осуществляется от импульсных каналов фазоимпульсного блока В. Управляющее напряжение в блок В подается через переключатель режима S 5 либо от потенциометра аварийного управления R 13, либо в режиме ручного или автоматического управления из блока Б – платы уставок.

При увеличении управляющего напряжения фаза управляющих импульсов также увеличивается, что приводит к уменьшению тока ротора. Соответственно при уменьшении управляющего напряжения ток ротора возрастает. Синхронизирующее напряжение поступает в фазоимпульсный блок из блока питания и по фазе совпадает (со сдвигом на 30 электрических градусов) со вторичным напряжением силового трансформатора Т1. Поэтому возбудитель не требует фазировки при монтаже.

В возбудителе в режиме ручного регулирования на вход в плату установок поступают сигналы от потенциометра ручного регулирования R 14, из схемы пуска, ограничения тока ротора, защиты от короткого замыкания и форсировки.

В режиме автоматического регулирования на вход платы уставок поступает напряжение из блока А, при этом схемы форсировки и ограничения тока ротора, функционирующие в ручном режиме, отключаются переключателем S 5.

Схема ограничения тока ротора предназначена для ограничения тока ротора при перегрузке, причем время ограничения обратно пропорционально величине перегрузки. Схема питается от датчика тока ротора.

Датчик тока ротора состоит из трех трансформаторов тока Т2 – Т4. первичные обмотки которых включены во вторичную цепь трансформатора Т1, и диодного выпрямителя в блоке Г V 12 – V 17.

Ключ управления S 1 служит для включения и отключения цепи статора масляным выключателем Q 1. Этот же ключ может быть использован в качестве ключа разрешения при управлении синхронным двигателем со стороны.

При отключении Q 1 происходит форсированное гашение поля ротора вследствие перехода преобразователя в инверторный режим. Сигнал инвертирования подается в плату установок нормально открытыми контактами реле КЗ.

Схема защиты от асинхронного хода срабатывает при протекании тока через пусковое сопротивление, сигнал на включение схемы защиты подается герконным реле К9. Протекание тока через пусковое сопротивление происходит в режиме асинхронного хода под воздействием переменного напряжения в цепи ротора. Амплитуда напряжения, необходимая для срабатывания тиристорного ключа, зависит от состояния реле К5 и резко уменьшается при отключении К5.

Схема защиты от короткого замыкания питается от датчика тока ротора. Схема срабатывает при превышении заданной уставки тока преобразователя, т. е. при любых видах коротких замыканий в силовых цепях возбудителя. Срабатывание схемы приводит к исчезновению импульсов, поступающих из блока В в преобразователь, и к отключению масляного выключателя. Режим инвертирования в этом случае отсутствует.

Схема пуска осуществляет автоматическую подачу возбуждения при пуске синхронного двигателя. Схема питается от трансформатора тока Т9 в статорной цепи двигателя. Пока ток статора превышает заданную уставку, импульсы из фазоимпульсного блока не поступают.

При реактивном пуске, кроме того, импульсы управления подаются по истечении требуемой выдержки времени.

Схема форсировки предназначена для осуществления форсировки возбуждения при падении напряжения в статорной цепи двигателя. Схема питается от трансформатора напряжения Т15.

Российская Электротехническая Компания ROSELCO

СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РАЗРАБОТКА ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИНЖИНИРИНГ

Возбудители тиристорные для синхронных двигателей серии ВТЕ

НАЗНАЧЕНИЕ

Питание роторов синхронных двигателей приводов компрессоров, газо– и воздуходувок, вентиляторов, прокатных станов, насосов, шаровых мельниц и других подобных нагрузок.

ПРИМЕНЕНИЕ

• – целлюлозно – бумажная промышленность;
• – металлургическая промышленность;
• – цементная промышленность;
• – нефтегазовая и т.д.

ВОЗБУДИТЕЛИ ОБЕСПЕЧИВАЮТ

• – оптимальный пуск синхронного двигателя в функции скольжения и фазы тока ротора;
• – стабилизацию заданного тока возбуждения;
• – автоматическое регулирование тока возбуждения в функции напряжения статора, cos φ;
• – ограничение минимально и максимально допустимой величины тока ротора;
• – быстродействующую форсировку тока ротора при посадках напряжения;
• – гашение поля ротора при отключении высоковольтного выключателя или при отключении узла нагрузки от питающей сети;
• – автоматический контроль сопротивления изоляции ротора с выдачей предупредительного сигнала во внешнюю цепь.

Система управления:

• – возбудители ВТ – МП позволяют дополнительно регулировать ток возбуждения в функции полного, активного или реактивного тока (мощности), а также в функции внутреннего угла синхронного двигателя.

Функциональная схема возбудителя ВТ3

Система регулирования позволяет гибко подстраивать систему возбуждения к требованиям конкретного объекта, обеспечивает связь с системой верхнего уровня. Установка параметров при наладке возбудителя возможна как непосредственно с панели управления возбудителя, так и с компьютера. С помощью компьютера обеспечивается также осциллографирование процесса пуска.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

т. (343) 218-46-09, ф. (343) 221-55-95

© 2021 РОССИЙСКАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ. Все права защищены.