Excitateurs à thyristors de moteurs synchrones: dispositif et modes de fonctionnement

Les dispositifs électroniques de contrôle d'excitation sont largement utilisés dans l'industrie. Ils sont nécessaires pour fournir une tension à l'enroulement d'excitation et de commande. Conçu pour la régulation automatique des courants de champ lors du démarrage direct ou d'un réacteur à partir d'un convertisseur de fréquence ou d'un réseau. Réalise un fonctionnement stable dans le mode de fonctionnement synchrone et d'urgence de puissants moteurs synchrones. Les avantages de tels systèmes sont la facilité de gestion, la compacité, l'intégration dans les systèmes régulation électronique dans les systèmes de contrôle automatique où le changement à distance est appliqué paramètres. Ensuite, nous parlerons en détail de ce que sont les excitateurs à thyristors, de leurs types et de leur fonctionnement.

Description et schéma d'installation

Les excitateurs à thyristors sont économiques, pas difficiles à utiliser et à configurer. Fabriqué sous la forme d'une armoire autoportante.

Vous trouverez ci-dessous un schéma et une description d'une installation électronique avec une commande à thyristor, dont il est clair en quoi consiste l'appareil :

La conception de l'appareil est :

• Un redresseur contrôlé qui alimente l'enroulement d'excitation d'un moteur synchrone. Représente un bloc de thyristors avec un système de contrôle de phase d'impulsion.
• Le réacteur représentant le transformateur d'entrée.
• Module de suppression de champ.
• Système de test.
• Une unité de mesure qui contrôle le niveau de courant à la sortie de la tension de l'excitatrice et du courant du stator.
• Module de protection et unité de signalisation. Fournit une protection pour l'indication d'un dysfonctionnement des systèmes de contrôle automatique et de diagnostic.

Fourni avec un boîtier de commande à relais pour le démarrage du moteur. Dispose d'un système de contrôle numérique ou analogique.

L'excitatrice à thyristor permet :

1. Appliquez une tension aux enroulements de champ dans l'état de non-fonctionnement du moteur électrique, pour le mode de test.
2. En mode direct, alimente les enroulements de champ pour maintenir le courant statorique et la fonction de courant de glissement.
3. Avec le démarrage du réacteur, l'excitation est fournie après la mise sous tension du commutateur de dérivation.
4. Démarrage en douceur (asynchrone) avec un démarreur progressif haute tension.
5. Permet un démarrage synchrone à l'aide d'un convertisseur de fréquence haute tension.

L'excitatrice électronique surveille et maintient le fonctionnement normal. En même temps, il assure la sécurité des équipements, pour lesquels une unité de protection est nécessaire :

• Protège les circuits de sortie lorsque le courant d'excitation dépasse la valeur initialement définie.
• Il protège les circuits d'entrée en cas de dépassement des courants secteur.
• Endommagement du circuit isolant.
• Arrêt d'urgence.
• Erreur de séquence de phases.
• Manque de tension d'alimentation.
• Erreurs de synchronisation du moteur avec les paramètres du réseau.
• En cas d'urgence, l'unité de tension électronique.
• Long terme, différent de celui spécifié. La durée du démarrage est programmée. Le temps de dépassement est considéré comme une erreur.
• Alerte de progression asynchrone.
• Des urgences extérieures.
• Une protection contre les erreurs de contrôle est effectuée.

Si l'excitatrice est équipée d'une protection contre une diminution de la résistance d'isolement du circuit externe, elle est complétée en plus :

• Une unité pour la surveillance constante des paramètres de résistance d'isolement avec affichage sur l'écran.
• La présence d'un contact sec en cas de diminution de la résistance d'isolement, inférieure à deux, valeurs constantes, fixées par l'installateur.

La présence de l'unité de contrôle permet de maintenir dans la tolérance la tension dans le stator, ainsi que le coefficient de performance ou d'excitation en mode automatique. Les caractéristiques sont définies lors de la mise en service ou à distance.

L'aspect extérieur et la structure interne sont montrés sur la photo :

Modes de fonctionnement

L'appareil propose trois modes de fonctionnement, automatique, manuel et d'urgence. Il est possible de changer de mode pendant que le moteur tourne. Le passage de l'un à l'autre ne s'accompagne pas de surtensions de courant. Ci-dessous, nous verrons comment fonctionne l'appareil.

Mode automatique

Les paramètres prédéfinis sont maintenus à l'aide de l'unité de coordination d'excitation - ARV. Les paramètres sont définis à l'aide des boutons de la télécommande ou à distance.

ARV prend en charge les paramètres définis :

• Tension secteur.
• Facteur de puissance du moteur (cosⱷ).
• Fonctionnement stable du moteur lorsque la charge augmente, dépassant le maximum.
• Régule la tension du stator lorsque la charge diminue en dessous de la valeur nominale.

Mode de contrôle manuel

L'appareil vous permet de modifier les paramètres en mode manuel, définis par l'opérateur à partir du panneau d'ingénierie.

Dans ce cas, le bloc fournit :

• Démarrage direct avec excitation automatique des bobines du moteur synchrone en fonction du courant statorique et du glissement.
• Démarrage du réacteur. En mode automatique, le courant statorique est régulé.
• Stabilisation du courant d'excitation lors de changements brusques de charge.
• Maintien du courant de stabilisation à moins de 5 % lorsque la tension d'alimentation change de 70 à 110 % de la valeur nominale. Avec des changements dans le régime de température des enroulements.
• La capacité d'ajuster en douceur le courant. Si nécessaire, qui peut être rapidement ajusté.
• Protection du rotor contre les surcharges prolongées.
• Extinction rapide du champ rotorique en cas de chute de tension prolongée. Dans ce cas, un signal d'extinction doit être donné.
• Augmentation de la tension de 1,75 par rapport au nominal. A la tension secteur normale alimentant l'excitatrice.
• Limitation de tension par des valeurs minimales.
• Limitation de courant par des valeurs maximales.

Mode d'urgence

Conçu pour le fonctionnement d'urgence du moteur. L'excitateur analogique ajuste les courants de zéro à la valeur boost. Il y a un ajustement dans les limites spécifiées.

Il contient un module qui protège les circuits lorsque :

• Court-circuit des circuits du convertisseur électronique.
• Coupez l'excitation d'un moteur électrique en marche.
• Course asynchrone continue.
• Rupture d'isolation à la terre.
• Surcharges dépassant les valeurs spécifiées.
• Plusieurs démarrages de moteur.
• Défaillance d'un groupe de contacts dans le module de commutation.
• Stator à sous-tension.
• Changer la direction du pouvoir.
• Augmentation de la tension dans les enroulements de champ.
• Lorsque la résistance de démarrage surchauffe.

Les excitateurs électroniques sont orientés pour fournir une tension au circuit d'enroulement de champ et pour réguler les courants de champ en mode automatique. Ils sont utilisés pour les moteurs électriques synchrones de forte puissance.

Quels sont-ils et où sont-ils utilisés?

L'industrie produit des excitateurs à thyristors depuis de nombreuses années. Des dispositifs améliorés contrôlés par ordinateur sont maintenant produits.

Les appareils sont conçus pour alimenter les enroulements de champ. Avec contrôle automatique du courant pour les démarrages directs, inductifs, fréquentiels et en douceur.

Le tableau montre les types d'agents pathogènes avec des caractéristiques:

Le champ d'application est assez large, ils sont utilisés dans les centrales hydroélectriques, les industries électriques, métallurgiques, pétrochimiques, chimiques et alimentaires.