Шаровая мельница

Система АРВ в функции  внутреннего угла θ между осями полюсов статора и ротора является наиболее современной по отношению к повышению динамической устойчивости и быстрому гашению поля ротора. При регулировании по углу θ и при использовании статического безинерционного регулятора обеспечивается следующее:

1. увеличение перегрузочной способности двигателя до максимума для данного двигателя;
2. увеличение КПД на 8-10%;
3. увеличение быстродействия САР;
4. работа двигателя при повышенных значениях угла с сохранением заданной передаточной способности, что определяет более легкий режим работы обмотки возбуждения по перегреву;
5. повышенная динамическая устойчивость при ударных нагрузках и понижении напряжения сети;
6. возможность реализации любого закона регулирования возбуждения путем использования функциональных элементов, отображающих зависимость тока возбуждения от угла θ для принятого закона.

 

Недостатком АРВ по углу θ является необходимость использования  специального датчика угла θ, усложняющего общую конструкцию электропривода.

В таблице 3 приведены основные технические показатели различных систем АРВ. Как видно, регулятор по углу θ имеет лучшие показатели:

– требуемый диапазон изменения тока возбуждения;

– быстродействие в 3-5 раза выше;

– максимальная величина отклонения угла θ после снятия

   возбуждения в 2-3 раза меньше;

– время затухания меньше в 4 раза.

Это говорит о том, что по устойчивости и быстродействию лучшей является система АРВ по углу θ.

 

 

Показатели сравнения	Раз- мер-ность	Параметры регулирования
			Активная составляющая тока статора	Реактивная мощность	Коэффициент мощности	Рабочий угол θ
1. Время нарастания напряжения возбудителя	с	0.06-0.07	0.06-0.1	0.06-0.08	0.03-0.05
2. Отношение максимальных производных тока с АРВ и без АРВ	-	1.67	1.23	1.8	2.6
3. Время затухания переходных процессов по углу θ	с	1.1-1.2	0.95-1.0	09-0.95	0.1-0.2
4. Колебания тока возбуждения	-	1.53-1.15	1.35-1.03	1.44-1.05	1.44-1.22
5. Максимальная  величина угла θ	эл. град.	36	26	31	27
6. Максимальная  величина отклонения угла θ после снятия возбуждения	эл. град.	10-11	9-10	9-11	3-5

 

Таблица 3. Сравнение технических  показателей различных систем АРВ

 

Для окончательного обоснования  выгодности использования регулирования  в функции внутреннего угла рассмотрим энергетические показатели системы  АРВ. В таблице 4 приведены сравнительные характеристики этих показателей. Из приведенных показателей видно, что в очень легких условиях работает обмотка возбуждения с регулятором возбуждения в функции угла θ, обеспечивая наиболее высокие технические показатели привода. Это окончательно подтверждает целесообразность применения для синхронного двигателя шаровой мельницы системы возбуждения по углу θ, обеспечивающей необходимую устойчивость работы привода.

 

 

Показатель  сравнения	СД  без АРВ	СД  с АРВ, по параметру
			Активный ток статора	Реактивная мощность	Коэффициент мощности	Угол θ
1. Выработка  реактивной мощности за кВАр/час	6.44	6.44	6.44	6.44	6.44
2. Потери в  обмотках, кВт	44.6	35.8	39.2	37.9	36.2
3.Разность  потерь, кВт	-	3.8	5.4	6.7	7.8
4. Годовая  экономия, кВт	-	64000	39000	48400	56300
5. Среднеквадратичный ток возбуждения	1.0	0.96	0.995	0.96	0.95
б. Коэффициент эффективности, кВАр/(час∙кВт)	0.145	0.179	0.165	0.17	0.175
7. Коэффициент мощности	0.64	0.62	0.604	0.586	0.554

 

Таблица 4. Сравнение энергетических показателей

различных систем АРВ ,а также СД без АРВ

 

6.3 .  ВЫБОР  ВОЗБУДИТЕЛЯ

Возбудители предназначены  для питания обмоток возбуждения  и управления током возбуждения  синхронных двигателей стационарных электроприводов  технологических агрегатов с  относительно спокойной нагрузкой на валу.

 

 

Обозначение выбранного тиристорного возбудителя на номинальный выпрямленный ток 250 А, номинальное выпрямленное напряжение 105В, климатическое исполнение УХЛ4:

 

Возбудитель ВТЦ - 2 - 250/105 - УХЛ4.

 

Возбудитель предназначен для эксплуатации в климатических условиях УХЛ4. Разработан с воздушным естественным охлаждением для эксплуатации в районах с умеренным климатом, в закрытых помещениях при отсутствии непосредственного воздействия солнечной радиации, в невзрывоопасной и непожароопасной окружающей среде, не содержащей токопроводящей пыли и едких газов и паров, разрушающих металл и изоляцию.

 

При этом должны соблюдаться  следующие требования:

1. концентрация нетокопроводящей пыли, мг/м³, не более………..2
2. температура окружающего воздуха, ˚С,

                                                               в диапазоне……...от +1 до +40

3. высота над уровнем моря, м, не более………………………..1000
4. относительная влажность воздуха при

                                   температуре  +20 ˚С, %,  не более…………...80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3.1 .  ОСНОВНЫЕ  ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И

ХАРАКТЕРИСТИКИ  ВОЗБУДИТЕЛЯ

В таблице 5 приведены основные технические данные возбудителя:

 

Шифр	ВТЦ-2-250/105
Ток номинальный  выпрямленный, А	250
Напряжение  номинальное выпрямленное, В	105
Напряжение максимальное при номинальном сетевом напряжении, В	215
Трансформатор:      тип      вторичное  напряжение, В В	ТС3В-100/0,5 350
Масса, кг	865
Габариты (ширина х глубина х высота), мм	1200x600x1900

 

Таблица 5. Основные технические  данные возбудителя ВТЦ-2-250/105-УХЛ4

 

 

Требования  к качеству энергии питающей сети

1. номинальное линейное напряжение трехфазной питающей сети переменного тока частотой 50 Гц, В…………………………...380
2. допустимые длительные отклонения номинального значения напряжения питающей сети, %...................................................±10
3. допустимые провалы напряжения питающей сети собственных нужд шириной не более 10 эл. град

                                    в любой точке синусоиды, %........................±10

4. допустимый коэффициент небаланса между фазами питающей сети, %................................................................................................3
5. допустимые отклонения частоты

                                                    питающей сети, %.........................±2,5

 

 

Качество выходных параметров возбудителя

1. допустимые отклонения номинальных значений выпрямленного напряжения и тока, %...................................................................±10
2. коэффициент форсировки выпрямленного напряжения при номинальном напряжении питающей сети, не менее………..1,75
3. коэффициент форсировки выпрямленного напряжения при напряжении питающей сети, равном 0,8 номинального значения, не менее…………………………………………………………..1,4
4. длительность режима форсировки, с, не более……………...50±5
5. коэффициент мощности при номинальном выпрямленном напряжении и токе, не менее……………………………………0,4
6. коэффициент полезного действия при номинальном выпрямленном напряжении и токе, %, не менее……………….92
7. уровень радиопомех, создаваемых возбудителем в диапазоне частот 0,15-30 мГц, дБ, не более………….……………………..80

 

 

Возбудитель обеспечивает:

1. автоматическую подачу возбуждения при пуске синхронного двигателя в момент достижения подсинхронной скорости;
2. автоматическую форсировку тока возбуждения при снижении напряжения сети ниже 80% от номинального значения;
3. возможность работать в автоматическом или ручном режиме регулирования или в режиме стабилизации тока возбуждения;
4. автоматическое регулирование тока возбуждения для поддержания заданного напряжения питающей сети или коэффициента мощности двигателя или узла нагрузки.

 

 

В возбудителе  предусмотрены защиты:

1. от коротких замыканий и перегрузок;
2. от исчезновения питающего напряжения +12В;
3. от перенапряжений со стороны сети и нагрузки;
4. от затянувшегося пуска и длительного асинхронного хода двигателя;
5. от протекания тока в цепи разрядного сопротивления во всех режимах возбудителя, за исключением режима пуска.

 

 

В возбудителе  предусмотрены сигнализации:

1. подачи питающего сетевого напряжения;
2. включенного состояния возбудителя;
3. срабатывания защит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.  ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Для количественной оценки режимов работы синхронного двигателя  с автоматическим регулированием возбуждения необходимо установить ряд зависимостей, определяющих напряжение и токи в системе возбуждения, перегрузочную способность двигателя, дающих возможность рассчитать рабочие характеристики двигателя и основные технико-экономические показатели режима питающей сети. В основу определения этих зависимостей положена упрощенная векторная диаграмма синхронного двигателя с явновыраженными полюсами (рис.6). Влиянием насыщения на параметры двигателя пренебрегаем. При необходимости учет насыщения можно произвести путем построения диаграмм Потье и серии вспомогательных регулировочных характеристик.

Напряжение питающей сети предполагается неизменным и равным номинальному U_н .

При постоянной мощности на валу синхронного двигателя и  регулировании возбуждения упрощенная векторная диаграмма синхронного двигателя имеет вид, показанный на рис. 7.

Полагая   ,

имеем , т.е. вектор тока I при изменении возбуждения двигателя скользит по линии MN.

Величина  также неизменна. Поэтому при изменении возбуждения двигателя вектор э.д.с. E_d скользит по линии LK.

 

 

Из векторных диаграмм устанавливаются следующие зависимости:

   1. Активная мощность двигателя:

                                               (1)

   2. Реактивная мощность двигателя:

                                                (2)