Wzbudniki tyrystorowe silników synchronicznych: urządzenie i tryby pracy

Elektroniczne urządzenia sterujące wzbudzeniem znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Są one niezbędne do zasilania uzwojenia wzbudzenia i sterowania. Przeznaczony do automatycznej regulacji prądów polowych podczas rozruchu bezpośredniego lub reaktora z przemiennika częstotliwości lub sieci. Realizuje stabilną pracę w trybie pracy synchronicznej i awaryjnej o dużej mocy silniki synchroniczne. Zaletami takich systemów są łatwość zarządzania, kompaktowość, integracja z systemami regulacja elektroniczna w układach automatyki, gdzie stosowana jest zdalna zmiana parametry. Następnie omówimy szczegółowo, czym są wzbudnice tyrystorowe, jakie są typy i jak działają.

Opis i schemat instalacji

Wzbudnice tyrystorowe są ekonomiczne, łatwe w obsłudze i konfiguracji. Wykonany w formie wolnostojącej szafki.

Poniżej schemat i opis instalacji elektronicznej ze sterowaniem tyrystorowym, z którego jasno wynika, z czego składa się urządzenie:

Konstrukcja urządzenia to:

• Sterowany prostownik, który zasila uzwojenie wzbudzenia silnika synchronicznego. Reprezentuje blok tyrystorów z układem sterowania fazą impulsu.
• Reaktor reprezentujący transformator wejściowy.
• Moduł wygaszania pola.
• Testowanie systemu.
• Jednostka pomiarowa, która kontroluje poziom prądu na wyjściu napięcia wzbudnicy i prądu stojana.
• Moduł zabezpieczający i sygnalizator. Zapewnia ochronę sygnalizacji awarii układów automatyki i diagnostyki.

Dostarczany wraz z jednostką sterującą styków przekaźnikowych do uruchamiania silnika. Posiada cyfrowy lub analogowy system sterowania.

Wzbudnica tyrystorowa umożliwia:

1. Przyłożyć napięcie do uzwojeń wzbudzenia w stanie spoczynku silnika elektrycznego w trybie testowym.
2. W trybie bezpośrednim zasila uzwojenia wzbudzenia, aby utrzymać prąd stojana i funkcję prądu poślizgowego.
3. Przy rozruchu reaktora wzbudzenie jest podawane po włączeniu łącznika bocznikowego.
4. Płynny (asynchroniczny) rozruch za pomocą wysokonapięciowego softstartu.
5. Zapewnia synchroniczny rozruch przy użyciu przetwornicy częstotliwości wysokiego napięcia.

Wzbudnica elektroniczna monitoruje i utrzymuje normalne działanie. Jednocześnie zapewnia bezpieczeństwo sprzętu, dla którego potrzebna jest jednostka zabezpieczająca:

• Chroni obwody wyjściowe, gdy prąd wzbudzenia przekroczy początkowo ustawioną wartość.
• Chroni obwody wejściowe w przypadku przekroczenia prądów sieci.
• Uszkodzenie obwodu izolacyjnego.
• Awaryjne wyłączenie.
• Błąd kolejności faz.
• Brak napięcia zasilania.
• Błędy w synchronizacji silnika z parametrami sieci.
• W sytuacji awaryjnej elektroniczna jednostka napięciowa.
• Długi okres, inny niż określony. Czas trwania startu jest zaprogramowany. Czas wybiegu jest uważany za błąd.
• Asynchroniczny alert postępu.
• Od zewnętrznych nagłych wypadków.
• Wykonywana jest ochrona przed błędami sterowania.

Jeżeli wzbudnica wyposażona jest w zabezpieczenie przed spadkiem rezystancji izolacji obwodu zewnętrznego uzupełnia się dodatkowo:

• Jednostka do ciągłego monitorowania parametrów rezystancji izolacji z wyświetlaczem na wyświetlaczu.
• Obecność styku bezprądowego w przypadku spadku rezystancji izolacji, mniej niż dwie stałe wartości ustawione przez instalatora.

Obecność jednostki sterującej umożliwia utrzymanie w granicach tolerancji napięcia w stojanie, a także współczynnika wydajności lub wzbudzenia w trybie automatycznym. Charakterystyki są ustawiane podczas uruchomienia lub zdalnie.

Wygląd zewnętrzny i strukturę wewnętrzną pokazano na zdjęciu:

Tryby działania

Urządzenie zapewnia trzy tryby pracy, automatyczny, ręczny i awaryjny. Możliwa jest zmiana trybów podczas pracy silnika. Przejściu od jednego do drugiego nie towarzyszą przepięcia prądowe. Poniżej zobaczymy, jak działa urządzenie.

Tryb automatyczny

Zadane parametry są utrzymywane za pomocą jednostki koordynującej wzbudzenie - ARV. Parametry ustawia się za pomocą przycisków na pilocie lub zdalnie.

ARV obsługuje ustawione parametry:

• Napięcie sieciowe.
• Współczynnik mocy silnika (cosⱷ).
• Stabilna praca silnika przy obciążeniu przekraczającym maksymalne.
• Reguluje napięcie stojana, gdy obciążenie jest mniejsze niż nominalne.

Tryb sterowania ręcznego

Urządzenie umożliwia zmianę parametrów w trybie ręcznym, ustawianych przez operatora z panelu inżynierskiego.

W takim przypadku blok zapewnia:

• Rozruch bezpośredni z automatycznym wzbudzeniem cewek silnika synchronicznego w funkcji prądu stojana i poślizgu.
• Rozruch reaktora. W trybie automatycznym prąd stojana jest regulowany.
• Stabilizacja prądu wzbudzenia podczas nagłych zmian obciążenia.
• Utrzymanie prądu stabilizacji w granicach 5% przy zmianie napięcia zasilania o 70-110% wartości nominalnej. Ze zmianami reżimu temperaturowego uzwojeń.
• Możliwość płynnej regulacji prądu. W razie potrzeby, które można szybko dostosować.
• Ochrona wirnika przed długotrwałymi przeciążeniami.
• Szybkie tłumienie pola wirnika podczas długotrwałego spadku napięcia. W takim przypadku należy dać sygnał gaszenia.
• Wzrost napięcia o 1,75 od nominalnego. Przy normalnym napięciu sieci zasilającej wzbudnicę.
• Ograniczenie napięcia przez wartości minimalne.
• Ograniczenie prądu przez wartości maksymalne.

Tryb awaryjny

Przeznaczony do awaryjnej pracy silnika. Wzbudnica analogowa reguluje prądy od zera do wartości podbicia. Istnieje korekta w określonych granicach.

Zawiera moduł zabezpieczający obwody, gdy:

• Zwarcie obwodów przetwornika elektronicznego.
• Wyłącz wzbudzenie pracującego silnika elektrycznego.
• Ciągły skok asynchroniczny.
• Awaria izolacji do gruntu.
• Przeciążenia przekraczające określone wartości.
• Uruchamia się wiele silników.
• Awaria grupy styków w module przełącznika.
• Stojan podnapięciowy.
• Zmiana kierunku mocy.
• Zwiększone napięcie w uzwojeniach polowych.
• Gdy rezystor rozruchowy się przegrzewa.

Wzbudniki elektroniczne są zorientowane na dostarczanie napięcia do obwodu uzwojenia pola i regulację prądów pola w trybie automatycznym. Stosowane są w synchronicznych silnikach elektrycznych dużej mocy.

Czym są i gdzie są używane?

Przemysł od wielu lat produkuje wzbudnice tyrystorowe. Obecnie produkowane są zmodernizowane urządzenia sterowane komputerowo.

Urządzenia przeznaczone są do zasilania uzwojeń polowych. Z automatyczną kontrolą prądu dla rozruchu bezpośredniego, dławikowego, częstotliwościowego i płynnego.

W tabeli przedstawiono rodzaje patogenów o cechach:

Zakres zastosowania jest na tyle szeroki, że znajdują zastosowanie w elektrowniach wodnych, przemyśle elektrycznym, hutniczym, petrochemicznym, chemicznym i spożywczym.