Конспект лекций по курсу “Электрический привод”, страница 49

На рис.9.1.1 и 9.1.2 представлены схемы типичных электроприводов с синхронными двигателями.

Рис.9.1.1 Электропривод гребного винта ледокола

Рис.9.1.2 Электропривод мельницы

В частности, на рис.9.1.1 изображена схема частотно-регулируемого электропривода гребного винта ледокола. В данном приводе, как и в большинстве других систем, кроме синхронного двигателя СД, используется тиристорная система возбуждения СВ, которая обеспечивает питание обмотки ротора двигателя и регулирование тока возбуждения и магнитного потока. Питание обмотки статора двигателя в данном случае осуществляется через преобразователь частоты с непосредственной связью (НПЧ).

По схеме рис.9.1.1 с НПЧ различных типов выполняются также электроприводы мельниц, шахтных подъемников и других систем.

Электроприводы с НПЧ и синхронными двигателями более распространены, чем аналогичные приводы с асинхронными двигателями. Причина этого заключается в том, что синхронные двигатели могут работать с коэффициентом мощности, равным 1. При этом существенно увеличивается коэффициент мощности, потребляемой из электросети, снижается нагрузка трансформаторов, преобразовательных мостов НПЧ.

Схемы с НПЧ работоспособны при сравнительно больших соотношениях частот питающей электросети и двигателя (более 4-5 для шестипульсных НПЧ). Поэтому двигатели выполняются на сравнительно низкую номинальную частоту напряжения и их непосредственное подключение к питающей сети невозможно.

Вместе с тем, в ряде систем полупроводниковые преобразователи в силовых цепях используются только для пуска двигателя, а при выходе на номинальную частоту вращения двигатель подключается непосредственно к питающей электросети. При этом в установившемся режиме работы обеспечивается максимальная экономичность привода. К таким системам относятся электроприводы рудоразмольных мельниц, выполненные по схеме рис.9.1.2. В этих приводах для пуска двигателя используется преобразователь частоты со звеном постоянного тока, содержащий тиристорный выпрямитель ТВ, сглаживающий реактор СР, тиристорный зависимый инвертор ТИ и другие элементы.

К электроприводам с синхронными двигателями относятся также системы с двигателями на постоянных магнитах. Электроприводы этого типа выполняются в настоящее время на мощности до 4-6 МВт. Стоимость двигателей на постоянных магнитах выше. Но в двигателях на постоянных магнитах отсутствуют контактные кольца, в этих системах отсутствуют возбудители. КПД мощных двигателей на постоянных магнитах выше на 1-2 %, так как энергия на возбуждение не затрачивается.

Более широкое применение в настоящее время находят индукторные машины. Эти машины имеют наиболее простую и надежную конструкцию – они не содержат на роторе обмоток, не имеют контактных колец. Вместе с тем, в магнитном потоке этих машин и в токах фаз содержатся постоянные составляющие, которые существенно ухудшают технико-экономические показатели. Характеристики индукторных машин по сравнению с синхронными машинами традиционного исполнения улучшаются при повышении частоты напряжений и токов обмотки статора. В частотно-регулируемых электроприводах повышенная частота напряжений питания обеспечивается при использовании современных полупроводниковых приборов, например, модулей IGBT. Индукторные двигатели с преобразователями на модулях IGBT образовали в настоящее время новый класс систем – вентильно-индукторные двигатели. Это направление в электроприводе интенсивно развивается и имеет перспективы вследствие того, что вращающаяся часть машин проста и надежна.

Вентильно-индукторные двигатели по принципу действия являются многофазными. Синхронные машины традиционного исполнения в большинстве случаев выполняются трехфазными. Однако имеются и многие примеры применения многофазных синхронных машин.