Частотно-регулируемый асинхронный электропривод буровой лебедки | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Муминов, М. М. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод буровой лебедки / М. М. Муминов, З. У. Бойхонов, Ф. Н. Юлдашев, А. А. Хашимов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 20 (124). — С. 176-179. — URL: https://moluch.ru/archive/124/34266/ (дата обращения: 16.11.2024).



Ключевые слова: буровая установка, частотно-регулируемый асинхронный двигатель, диапазон регулирования скорости, высоковольтный преобразователь частоты, широтно-импульсный преобразователь, закон регулирования частоты

В действующей буровой установки в приводе лебедки используется асинхронный двигатель с фазным ротором и электропривод неуправляемый. Для регулирования скорости вращения привода лебедки установлена коробка передач позволяющий регулировать скорость его в диапазоне 10: 1. Поэтому для повышения надежности, производительности работы лебедки, а также с точки зрении экономичности работы лебедки заменяем асинхронный двигатель с фазным ротором на аналогичный асинхронный двигатель с к. з. ротором. Для управления двигателем выбираем частотный способ регулирования скорости его.

Номинальные технические параметры выбираемого асинхронного двигателя с к. з. ротором типа АЗ-12–39–6 привода лебедки: номинальная мощность — 320 кВт, номинальное напряжение — 6000 В, номинальная частота вращения — 985 об/мин, КПД — 92,0 %, , кратность максимального момента — 2,2, кратность пускового момента — 1,2, кратность пускового тока — 6,0, момент инерции ротора — 37,5 кг.м2.

Наиболее сложным элементом ПЧВМ является входной трансформатор, вторичные обмотки которого разделены на три группы — по пять обмоток в группе, имеющих фазовый сдвиг между напряжениями соседних обмоток. Каждая обмотка трансформатора подключена к силовому модулю — ячейке, состоящей диодного выпрямителя и однофазного IGBT — AИН с ШИМ. Система управления предполагает комбинированное управление мостовыми инверторами, т. е. часть звеньев работает в режиме ШИМ, часть звеньев управляется с выходной частотой преобразователя. Применение многоуровневого звена постоянного тока с комбинированной системой управления позволяет изготовить трехфазный высоковольтный инвертор с использованием приборов 17 класса.

Применение IGBT модулей значительно увеличивает надежность преобразователя, снижает массогабаритные показатели, уменьшает стоимость высоковольтной преобразователей техники для синхронного и асинхронного электропривода.

На рис. 1 начерчена разработанная функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода буровой лебедки. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод состоит из следующих устройств: ПЧВМ — высоковольтный преобразователь частоты, ТС — силовой трансформатор питающий его, ДТ — датчик тока, ДН — датчика напряжения, ДМ — датчик момента, ДС — датчик скорости.

Рис. 1. Функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода буровой лебедки

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод буровой лебедки работает следующим образом. Регулируемая частота питающего тока статора АД задается, и напряжения статора будет устанавливаться по экономичному закону регулирования напряжения в зависимости от значения действующего значения момента сопротивления буровой лебедки.

Для управления скоростью частотно-регулируемого асинхронного двигателя буровой лебедки используем экономичный закон управления частотой.

Общие потери асинхронного двигателя типа АЗ-12–39–6 определим с помощью выражения КПД:

Активная мощность, потребляемая из сети асинхронного двигателя:

Реактивная мощность асинхронного двигателя, потребляемая из сети

Полная мощность, потребляемая из сети асинхронного двигателя:

Для практических расчетов удобно выразить основных параметров асинхронного двигателя через момент сопротивления на валу, кратность максимального момента и соответствующие значения параметров при номинальном режиме.

Вращающий момент. Кратность максимального момента bном изменяется пропорционально квадрату напряжения и обратно пропорционально квадрату частоты.

Отношение максимального момента к моменту сопротивления на валу

(1)

где относительное значение момента сопротивления на валу двигателя; относительное изменение напряжения двигателя; относительное изменение частоты напряжения двигателя.

Если асинхронный двигатель работает с нагрузкой, отличной номинальной, т. е. при моменте С — момент сопротивления на валу двигателя), то кратность максимального момента по отношению к этому значению момента сопротивления будет равна:

(2)

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора, то критическое скольжение будет изменяться обратно пропорционально частоте,

(3)

Формулу Клосса для частотно-регулируемого асинхронного двигателя запишем в упрощенном виде:

(4)

где sкр определено при номинальной частоте.

Для значений частоты рассчитываем механические характеристики асинхронного двигателя по (4) и построим механические характеристики асинхронного двигателя (см. рис.2).

Рис. 2. Механические характеристики частотно-регулируемого асинхронного двигателя АЗ-12–39–6 буровой лебедки для экономичного закона частотного управления

Таким образом, использованияэкономичного закона частотного управления асинхронным электроприводом буровой лебедки позволяет значительно экономить электроэнергии буровой установки.

Литература:

  1. Imomnazarov A. T. Neft va gaz konlarining elektr jihozlari. O1quv qo1llanma. — Toshkent: «CHO`LPON», 2007. — 145 b.
  2. Imomnazarov A. T. Ekektromexanik tizimlarning elementlari. Darslik. Toshkent: «Ta’lim», 2009. — 155 b.
  3. Hoshimov O. O., Imomnazarov A. T. Ekektromexanik tizimlarda energiya tejamkorlik. 2- nashr. Darslik. — Тoshkent: Fan va texnologiya, 2015. — 155 b.
  4. Имомназаров А. Т., Аъзамова Г. А. Асинхрон моторларнинг энергия тежамкор иш режимлари. Монография. — Тошкент: ТошДТУ, 2014. — 140 б.
Основные термины (генерируются автоматически): асинхронный двигатель, буровая лебедка, максимальный момент, IGBT, частотно-регулируемый асинхронный двигатель, частотно-регулируемый асинхронный электропривод, момент сопротивления, асинхронный электропривод, буровая установка, фазный ротор.


Ключевые слова

буровая установка, высоковольтный преобразователь частоты, частотно-регулируемый асинхронный двигатель, диапазон регулирования скорости, широтно-импульсный преобразователь, закон регулирования частоты

Похожие статьи

Исследование параметров управляющего устройства двухдвигательного электропривода переменного тока

Рассматривается алгоритм синтеза параметров управляющего устройства асинхронного электропривода с системой преобразователь частоты — асинхронный двигатель на ЭВМ.

Исследование разомкнутой системы электропривода «преобразователь частоты — асинхронный двигатель»

Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значений.

Автоматизация комплекса вентиляции камер трансформаторов подстанций 110/10–10 кВ «Алатау»

Выполнен анализ системы вентиляции камер трансформаторов. Был произведен расчет и выбор преобразователя частоты. Произведен выбор основных силовых элементов системы регулирования электропривода.

Анализ регулятора скорости замкнутой следящей системы двигатель постоянного тока — тиристорный преобразователь

В статье рассматриваются следящая система управления электропривода постоянного тока СФЭС. В структурной схеме следящей системе управления приводится регулятор скорости с переменной структурой в среде MATLAB и приводятся графики переходных процессов ...

Преобразователь частоты в системах вентиляции

В статье рассматривается возможность использования частотного регулирования на базе транзисторных частотных преобразователей, основанных на IGBT-транзисторах для повышения энергоэффективности электроприводов систем вентиляции.

Контроль вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию

Описан способ контроля вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного источника питания на базе однофазного последовательного автономного инвертора тока при частотном регулировании

Особенности перевода возбуждения генератора с основного возбудителя на резервный

В статье рассматривается проблема резервирования возбудителя синхронного генератора, а также описывается процесс перевода возбудителя с основного агрегата на резервный.

Моделирование переходных процессов при отключении ВЛ 10(6) кВ с помощью ступеней гашения тока

Контроль включения сетевого резерва делительной автоматикой

Описан способ контроля включения сетевого резерва делительной автоматикой, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Похожие статьи

Исследование параметров управляющего устройства двухдвигательного электропривода переменного тока

Рассматривается алгоритм синтеза параметров управляющего устройства асинхронного электропривода с системой преобразователь частоты — асинхронный двигатель на ЭВМ.

Исследование разомкнутой системы электропривода «преобразователь частоты — асинхронный двигатель»

Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значений.

Автоматизация комплекса вентиляции камер трансформаторов подстанций 110/10–10 кВ «Алатау»

Выполнен анализ системы вентиляции камер трансформаторов. Был произведен расчет и выбор преобразователя частоты. Произведен выбор основных силовых элементов системы регулирования электропривода.

Анализ регулятора скорости замкнутой следящей системы двигатель постоянного тока — тиристорный преобразователь

В статье рассматриваются следящая система управления электропривода постоянного тока СФЭС. В структурной схеме следящей системе управления приводится регулятор скорости с переменной структурой в среде MATLAB и приводятся графики переходных процессов ...

Преобразователь частоты в системах вентиляции

В статье рассматривается возможность использования частотного регулирования на базе транзисторных частотных преобразователей, основанных на IGBT-транзисторах для повышения энергоэффективности электроприводов систем вентиляции.

Контроль вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию

Описан способ контроля вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Алгоритм расчета переходных процессов стабилизированного источника питания на базе однофазного последовательного автономного инвертора тока при частотном регулировании

Особенности перевода возбуждения генератора с основного возбудителя на резервный

В статье рассматривается проблема резервирования возбудителя синхронного генератора, а также описывается процесс перевода возбудителя с основного агрегата на резервный.

Моделирование переходных процессов при отключении ВЛ 10(6) кВ с помощью ступеней гашения тока

Контроль включения сетевого резерва делительной автоматикой

Описан способ контроля включения сетевого резерва делительной автоматикой, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Задать вопрос