MIECZYSŁAW FRANASZEK
Układy cyklokonwertorowe trójfazowe
o hiperbolicznej charakterystyce regulacji częstotliwość
WSTÇP
U kłady cyklokon w ertorow e n a le ż ę do układów s t a t y c z n y ch , ste r o w a n y c h , p rzy czym c z ę s t o t l i w o ś ć n a p i ę c i e w y jś ciow ego regulowana j e s t od 1 / 2 w a r t o ś c i c z ę s t o t l i t o ś c i na
p i ę c i a z a s i l a j ą c e g o do bardzo m ałych . P r z y c z ę s t o t l i w o ś c i s i e c i 50 Hz z a k r e s r e g u l a c j i w ynosi od 25 Hz do p o n iż e j 1 H z.
P rzy z a sto so w a n iu cyklokonw ertorów w układach t r ó j f a zowych do z a s i l a n i a s i l n i k ó w a sy n c h ro n iczn y c h klatkow ych lu b sy n c h ro n ic zn y ch można regulow ać ic h p ręd ko ść obrotową p rzy bardzo n i s k i c h w a r t o ś c i a c h . N ie z a c h o d z i w ięc k o n ie c z ność sto s o w a n ia p r z e k ła d n i m echanicznych lu b s i ln ik ó w o bardzo d u żej l i c z b i e par biegunów . Z a k r e s mocy siln ik ów j z a s il a n y c h z c y k lo k o n w e r to r a j e s t bardzo s z e r o k i , od k i lk u kW do k i l k u MW.
Id ea r e g u l a c j i c z ę s t o t l i w o ś c i , a tym samym i r e g u la c j i p r ę d k o ś c i o brotow ej z a s i l a n e g o s i l n i k a j e s t dawno zna
n a , l e c z rzadko b y ła wykorzystywana z uwagi na k o n ie c z n o ść sto so w a n ia p r z e tw o r n ic y maszynowej w i r u j ę c e j . D o p iero r o z
wój e n e r g o e l e k t r o n i k i u m o ż liw ił r e a l i z a c j ę s t a ty c z n y c h p r ze tw o rn ic regulow anej c z ę s t o t l i w o ś c i o dowolnej mocy.
P r z e tw o r n ic e te c h a r a k te r y z u ję s i ę wysokę sp r a w n o ś c ią , a stero w a n ie ic h można uważać w p r a k ty c e za b e z i n e r c y jn e .
Stosow ane c y k lo k o n w e r to r y sę pow szechnie realizo w an e za pomocę układów ty r y s to r o w y c h lub sym isto ro w ych ste r o w a nych źazowo. W tym przypadku n a p ię c i e w y jśc io w e s k ła d a s i ę z różnych wycinków n a p ię c i a z a s i l a j ę c e g o o s t a ł e j c z ę s t o t l i w o ś c i [
3
] . Krzywa n a p ię c i a w y jścio w eg o z a w ie r a bardzo s z e r o k i w a c h la r z w yższych h arm o n iczn ych , a p rzy m niej dokładnym ste r o w a n iu może w y s tę p ie ta k ż e składow a s t a ł a . A u to r z a j ę ł s i ę c y k lo k o n w e r to r a m i, w k tó r y c h n a p ię c i e w y jśc io w e s k ła d a s i ę z różnych połówek ( T / 2 ) n a p ię c i a z a
s i l a j ę c e g o . Kęt s te r o w a n ia zaworów w ynosi CC « o . W z a l e ż n o ś c i od wybranej c z ę s t o t l i w o ś c i n a le ż y sto so w a ć w łaściw y harmonogram impulsów bramkowych, k t ó r e s t e r u j ę obwody główne c y k lo k o n w e r to r a . S t r u k t u r a o p is a n e g o układu u m o ż li
w ia p ra cę nawrotnę o r a z hamowanie o dzysk ow e.
1 . UKŁAD CYKLOKONWERTOROWY, TRÓJFAZOWY
DO ZASILANIA SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO KLATKOWEGO
U kład cyk lo k on w erto ro w y napędowy z s i l n i k i e m a sy n chronicznym klatkowym p r z e d sta w io n y z o s t a ł na r y s . l . W r o zw ię za n iu zasto so w an o t r z y c y k lo k o n w e r to r y je d n o f a z o we C K , n ie s k o j a r z o n e , z a s i l a j ę c e osobno p o s z c z e g ó ln e fa zy u zw o je n ia s t o j a n a s i l n i k a . Sam c y k lo k o n w e r to r może być z r e a liz o w a n y w dwóch w e r s ja c h , a m ian ow icie z z a s to s o w a niem ty r y s to r ó w ( r y s , 2 a ) lu b sy m isto ró w ( r y s . 2 b ) . Z uwagi na l i c z b ę zasto so w an y ch elementów sterow anych i p r o s t s z y u k ład s te r o w a n ia k o r z y s t n i e j s z y j e s t u k ład sy m isto r o w y . Z d r u g i e j s t r o n y t y r y s t o r y sę budowane na wyższę o b c i ę ż a l - ność prędowę i maję k r ó t s z y c z a s p r z e ł ę c z a n i a .
8
R y s . l . Schemat u k ład u napędowego s i l n i k a a s y n c h r o n ic z n e g o k la t k o w e g o , z a s i l a n e g o z c y k l o -
k o n w e rto ra ( s z c z e g ó ł y na r y s . 2 )
1 Л . R e g u l a c j a c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a w y jśc io w e g o c y k lo k o n w e r to r a
P r z y j ę t y do rozważań u k ła d c y k lo k o n w e r to r a o p i ę c i u poziomach n a p ię ć z a s i l a j ą c y c h u m o żliw ia bardzo s z e r o k i z a k r e s r e g u l a c j i , począw szy od f N/ 2 nawet do f N/ 2 0 i n i ż sz y c h j e s z c z e c z ę s t o t l i w o ś c i , Na r y s . 3 p r z e d s ta w io n y z o s t a ł harmonogram p r a c y d l a l i c z b y pu lsó w p » 9 , Moduły
R y s , 3 . C h a r a k t e r y s t y k i czasow e c y k lo k o n w e r to r a z a s i l a j ą c e g o je d n ą f a z ę s i l n i k a , a ) n a p i ę c i e w y jśc io w e Uyyy, b ; program s te r o w a n ia bramkowego d l a układ u t y
r y s to r o w e g o , c ) j w . ; t y l k o d l a u k ład u sy m isto ro w e g o
n a p ię ć z a s i l a j ą c y c h o zn aczo n e są od do Mg , P r z e b i e g na
p i ę c i a na o d b io r n ik u podyktowany j e s t wybraną k o l e j n o ś c i ą impulsów bramkowych u k ład u ty r y s to r o w e g o I Ty lu b układ u sy m isto ro w e g o I Sy* W te n s P ° sbb n a p i ę c i a z a s i l a j ą c e M
o c z ę s t o t l i w o ś c i f N i p u l s a c j i to z o s t a j ę p r z e k s z t a ł c o n e
« n a p i ę c i e w y jś c io w e u , z ło ż o n e z połów ek n a p i ę ć . C z ę s t o - t l i w o ś ć n a p i ę c i a u b ę d z i e n i ż s z a i o k r e ś lo n a j e s t z a l e ż -c n o ś c i ę
< N
f c » —p
g d z i e p o z n a c z a l i c z b ę p u lsó w (p o łó w e k ) m ie s z c z ę c y c h s i ę w p o ło w ie f a l i ( T / 2 ) n a p i ę c i a u _ .c
Z a l e ż n o ś ć f o g ( p ) ma p r z e b i e g h i p e r b o l i c z n y i die p r ze m y sło w ej c z ę s t o t l i w o ś c i f N » 50 Hz p r z e d s t a w io n a z o s t a ł a na r y s . 4 . W a r t o ś c i l ic z b o w e podano w t a b . 1 . 1 . Z c h a -
R y s . 4 . Z a l e ż n o ś ć c z ę s t o t l i w o ś c i f c od l i c z b y pu lsów p (wg t a b . 1 . 1 )
r a k t e r y s t y k i w y n ik a , ż e ze w zrostem p r e g u l a c j a c z ę s t o t l i w o ści s t a j e s i ę b a r d z i e j p ł y n n a , n p . d l a p ^ 7 zmiany c z ę s t o t l i w o ś c i s ę p o n i ż e j je d n e g o h e r c a . S z c z e g ó ło w e w ar
t o ś c i podane s ę w t a b e l i d l a A f c .
R o z p a t r u j ę c w d a lszy m c i ę g u p r a c ę u k ła d u o p « 9 n a le ż y z a u w a ż y ć , ż e d l a f N/ 9 n ie w s z y s t k i e t y r y s t o r y ( r y s . 3 b ) s ę w y k o r z y s t a n e , p o d o b n ie i n i e w s z y s t k i e s y m i s t o r y
12
T a b .1 .1
p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
o ✓-Ч I N 4/ 50 25 1 6 , 6 1 2 ,5 1 0 ,0 8 , 3 3 7 ,1 4 6 , 25 5 ,5 5 5 ,0 4 f c (HZ ) 25 8 .4 4 .1 2 ,5 1 , 67 1 , 19 0 ,8 9 0 . 7 0 . 55
P l i 12 13 14 15 16 17 18 19 20
У н*> 4 , 5 4 4 , 1 6 3 , 8 4 3 , 5 7 3 , 3 3 3 , 1 2 2 , 9 4 2 . 77 2 ,6 3 2 , 5 A f c (H z ) 0 . 38 0 , 32 0 , 27 0 , 24 0 , 21 0 , 18 0 , 17 0 , 14 0 , 33 0,12
P 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
f 0 (H2> 2 ,3 8 2 , 2 7 2 , 1 7 2 ,0 8 2 ,0 1 1 , 9 2 1 ,8 5 1 . 78 1 ,7 2 1 ,6 6 A f c (H z ) 0 . 11 0 , 10 0 , 09 0 , 00o O • o co O
,0 7 0 ,0 6 0 ,0 6
P 30 35 4 0 4 5 50 55 60
NXO4- 1 , 6 6 1 , 4 3 1 . 2 5 1 ,1 1 1 , 0 0 , 9 1 0 , 8 3 A f c (H z ) 0 , 23 0 , 18 0 , 14 0 , 11 0 , 0 9 0 , 08
( г у в . З с ) b i o r ę u d z i a ł w p r z e w o d z e n iu . W u k ł a d z i e t y r y s t o rowym n ie przew odzę t y r y s t o r y o numerach 2 , 4 , 6 , 8 , 10 o r a z 1 1 , 1 3 , 1 5 , 1 7 , 1 9 , z a ś w u k ł a d z i e sym istorowym n ie b i o r ę u d z ia łu w p rze w o d zen iu s y m i s t o r y 2 , 4 , 6 , 8 i 1 0 . Wynika to s t ę d , ż e p r z y ró żn y ch c z ę s t o t l i w o ś c i a c h przew o
dzę różne grupy zaworów. Na p o d s ta w ie z a ł o ż o n e j krzyw ej uwy * ( nP* na rY® -3 a > 1 schem atu ideow ego ( r y s . 2 ) u k ła d a s i ę program k o l e j n o ś c i im p u lsó w .
Zaproponowany u k ła d c y k lo k o n w e r to r a u m o żliw ia dwa r o d z a je r e g u l a c j i c z ę s t o t l i w o ś c i n a p i ę c i a w y jś c io w e g o , a mia n o w ic ie :
a ) p r z y s t a ł e j w a r t o ś c i m aksym alnej n a p i ę c i a z a s i l a - j ę c e g o Ucm. n p . na r y s . 5 d l a p = 2 i p = 3 , Ucm ma tę sarnę w a r t o ś ć , p r z y czym w a r t o ś c i s k u t e c z n e harm onicznych podstawowych mogę s i ę n i e z n a c z n i e r ó ż n i ć .
b ) w z a l e ż n o ś c i od w a r t o ś c i c z ę s t o t l i w o ś c i re g u lo w a nej z m ie n ia s i ę Ucm, n p . na r y s . 5 p r z y m a l e j ę c e j c z ę s t o
t l i w o ś c i z m n i e js z a s i ę n a p i ę c i e m aksym alne. Można ta k z a p r o je k to w a ć u k ł a d , że d l a o k r e ś lo n e g o z a k r e s u zmian c z ę s t o t l i w o ś c i f c utrzym any b ę d z i e s t o s u n e k
j - - k o n s t .
R y s . 5 . Wykresy d l a u k ła d u z r e g u l a c j ę c z ę s t o t l i w o ś c i f i modułu n a p i ę c i a u c
1 . 2 . Z a w a r to ś ć h a rm o n iczn ych w n a p i ę c i u w yjściow ym d l a n i s k i c h c z ę s t o t l i w o ś c i [Д 3
F u n k c ja u * f ( t ) j e s t s y m e tr y c z n a względem p o c z ę t - ku u k ła d u , w z w ię zk u z tym p o ja w ię s i ę w n i e j t y l k o harmo
n ic z n e typ u B2 k + 1 s i n ( 2 k + l ) wc t , p r z y czym k - 0 , 1 , 2 , 3 , . . ,t uc = B ^ i n u c t + B3 s i n 3 toc t + B5 s i n 5 U c t + . . . ( l . l )
W o g ó l n e j p o s t a c i
2 T f c» f c “ p »
T
B2k + 1 “ f J f ( x c ) s i n ( 2 k + l ) x c dxc ( 1 . 2 ] F u n k c ja f ( x ) p r z e d s t a w io n a na r y s . 3 s k ł a d a s i ę z c k o l e jn y c h c z t e r e c h p ó ło k r e s ó w i p i ę t e g o 1 / 4 o k r e s u , k t ó r e d o t y c z ę c z ę s t o t l i w o ś c i f . Oznaczmy 2k + 1 = b , o r a z w sta -
14
w i a ję c za f ( x c ) f u n k c je wym ienionych p ó ło k re só w do ( 1 . 2 ) otrzymamy w p o s t a c i o g ó l n e j
1Г/9
B. 3t
Г V 9 (2 /9 )1
|M5 I s i n p x c 8 in b x c dxc - Мд j ' s i n p x <;s i n b x c dxc +
Ó T / 9
V 3 (4/9)lC
Л /ч
♦ мо I s in p x s i n b x dx_ - M j s in p x s in b x dx +O J C C C c. J c C C
(2 /9 )Я V 3
V 2
♦ J sin p x c8inbxc dxc
ГА/o V r -I (
1
.3
;( 4 /9 ) X
O z n a c z a ją c s i n p x „ s i n b x „ ■ A - A (x ) X ? 9 c (2 /9 )JT c B, =
b X
lu b
[ Х /У kZ/yjJl V,J/yjJL
M5 / A dxc - H4 _ f A dxc * M3 f A dxc -
- О T /9 (2/9)3C
(4 /9 )X T /2
- " г / * dxc * Mi / A dxc j
( I .4
; (4/9ÏJT4
UГ J '18 T / 9 T
Bb ■ TT-К / A d t -
M4 ]
A d t + M3 ]0 T /1 8 T / 9
T / 6
( 4 / 1 в ) Т 1 /4 -i - M2 A d t + Ml f A d t
( 4 / 1 8 ) T
( 1 . 5 )
T/6
R o z w ią z a n ie c a ł k i
f A
d t d l a p / bA d t
|p c o s p ti^ t s in b u ilt - b slnpu>c t cosbwc t J + C (
1
.6
)f
( b Z- p Z )CO d l a p
A d t » | t - ein2bu>c t + C
c ( 1 . 7 )
N a p i ę c i e w y jś c io w e o c z ę s t o t l i w o ś c i f n ° —sj■ ° 5 . 5 5 Hz50
P o d s t a w i a ją c do ( 1 . 5 ) z a l e ż n o ś ć ( 1 . 6 ) , p ■ 9 o r a z ko
l e j n o b ■ 1 , 3 , 5 otrzymamy n a s t ę p u ją c e z a l e ż n o ś c i d la l - е j , 3 - e j i 5 - e j h a r m o n ic z n e j:
B 1 * Mi 0 *1 4 + м
2
° « 2 6 + мз 0 »2 1 ♦ Мд 0 * 1 4 ♦ M g O .0 4 9В3 - - М^О,1 4 - М20 ,1 4 ♦ М30 ,1 4 + МдО,27
*
M g0,14 ( l . 8 >В5 * M10 *13 - * 2 0 .0 4 8 - М3 0 .2 4 * Мд 0 ,1 3 + W g 0 ,2 . Równania ( 1 . 8 ) p o z w a la ję na w y l i c z e n i e optym aln ych w a r t o ś c i do Mg#, k t ó r e g w a r a n tu ję wysokę w a r t o ś ć harmo-
n i c z n e j podstaw ow ej i m inim alne w a r t o ś c i harm onicznych B3 i Bc . Z a g a d n ie n ie t o można r o z w ię z a ć metodę k o l e jn y c h p r z y - b l i ż e ó lu b z a pomocę metod num erycznych, co d a je w ię k s z ę . d o k ła d n o ś ć •
N a p i ę c ie w y jśc io w e o c z ę s t o t l i w o ś c i . _ 50 _ 50
fc P~ Ï0
- 5 HzTok p o s tę p o w a n ia j e s t a n a l o g i c z n y j a k w p - c i e d l a p ■ 9 , z t ę t y l k o r ó ż n i c ę , ż e sę in n e g r a n i c e c a łk o w a n ia , a m ian o w icie
4 M Г ^T / 2 0 T / 1 0 ( 3 / 2 0 ) T
Bb • T T T s / ' a d t - Мд Ç A dt + мз f A dt “
0 T / 2 0 T /1 0
T / 5 y * 1
. -»
- M2 f К dt + M. Г A dt ( 1 . 9 )
3 / 2 0 T T / 5 .i
R o z w ię z u ję c równanie ( l . 9 ) d l a p * 10 i b » 1 , 3 , 5 otrzymamy
B1 " Mi0 »25 + M2°,22 + M30,18 + M40.11 + Mg0,04
B3 - - M^O,2 2 - M20 , 0 4 + M30 . 1 7 + Мд 0 , 2 4 + Mg 0 , 1 ( l . l O ) B5 * - M2° . 1 7 - M3 0 ,1 7 + М д0,17 + M g0,17
S t o s u j ę c metodę k o l e jn y c h p r z y b l i ż e ń , a m ian o w icie p o d s t a w ia ję c za M^ « 1 , z m i e n i e ję c M2 w g r a n ic a c h od 0 , 5 do 1 , 0 , pod obnie z m i e n i a ję c , n a s t ę p n i e M^ od 0 , 3 5 do 1 , 0 i Mg z m i e n i a ję c od 0 , 1 do 1 , 0 , otrzym a s i ę z pewnym p r z y b liż e n ie m optym alne p aram etry Mi э 1 * M2 * 1 » мз « O#7 5 »
16
Ид = 0 , 5 , Mg = 0 , 3 , przy k tó ry c h am p litu dy k o le jn y c h harmo
nicznych wynoszę
» 0 ,6 7 B3 a 0 ,0 1 7 B5 a 0 ,0 0 8 .
Wpływ harmonicznych B3 i Bg j e s t do p o m in ię c ia .
2 . ZASTOSOWANIE UKŁADÓW CYKLOKONWERTOROWYCH W NAPÇDACH PRZEMYSŁOWYCH
U kłady cyklokonw ertorow e z n a jd u ję c o r a z s z e r s z e z a s t o sowanie w napędach przemysłowych du żej mocy do z a s i l a n i a s iln ik ó w asy n ch ro n iczn y ch klatkow ych i s i l n ik ó w sy n c h ro n iczn y ch .
P rę d k o ść obrotowa sy n c h r o n ic z n a s i l n i k a o k r e ś lo n a j e s t z a l e ż n o ś c i ę
f 60 П a —---
S Pb
Z uwagi na t o , że p rze z p oznaczono w c z e ś n ie j l i c z b ę p u l sów, d la o k r e ś l e n i a l i c z b y par biegunów uzw ojen ia s i l n i k a u ży to symbolu P jj. P rę d k o ść obrotowa sy n c h ro n ic zn a s i l n i k a z a l e ż y od dwóch param etrów , t j .
ns " 9(fc»Pb)
W t a b e l i 2 .1 ze s ta w io n o odpow iednie w a r t o ś c i , obrazu
ją c e tę z a l e ż n o ś ć . C z ę s t o t l i w o ś ć n a p ię c ia z a s i l a j ą c e g o p r z y j ę t o f N » 50 H z.
W t a b e l i 2 .1 w z ię to pod uwagę s i l n i k i o l i c z b i e par biegunów od 2 do 5 . N a leży p o d k r e ś l i ć , że buduje s i ę rów
n ie ż s i l n i k i a sy n c h ro n iczn e klatkow e i sy n c h ro n ic zn e o z n a c z n ie w ię k s z e j l i c z b i e par biegunów pb .
Układ cyklokonw ertorow y może z a s i l a ć napęd pomocniczy lub napęd głów ny. Dako pomocniczy bywa stosowany do r o zru chu w ie lk ic h hydrogeneratorów w e le k tr o w n ia c h pompowych.
Tab. 2 . 1 .
Z a l e ż n o ś ć p r ę d k o ś c i o b r o to w e j n s od c z ę s t o t l i w o ś c i fc i p a r biegunów .
Pb
f c (H 2 ) 2 5 , 0 1 6 ,6 6 1 2 ,5 0 1 0 , 0 8 , 3 3 7 , 1 4 6 , 2 5 5 , 5 5 2 — 750 4 9 9 ,8 375 300 2 4 9 ,9 2 1 4 ,2 1 8 7 ,5 1 6 6 ,5 3 ." s 500 3 3 3 ,2 250 200 1 6 6 ,6 1 4 2 ,8 1 2 5 ,0 1 1 1 ,04 obr
min 375 2 4 9 ,9 1 8 7 ,5 150 1 2 4 ,3 1 0 7 ,1 9 3 , 7 8 3 , 3
5 300 1 9 9 ,9 150 120 9 9 , 9 8 5 , 6 75 6 6 , 6
Pb
f c CHZ ) 5 4 , 5 4 4 , 1 6 3 , 8 4 3 , 5 7 3 , 3 3 2 , 5 22 150 1 3 6 ,2 1 2 4 .8 1 1 5 , 2 1 0 7 ,1 9 9 , 9 75 60
3 ns 100 9 0 , 8 8 3 , 2 7 6 ,8 7 1 . 4 6 6 , 6 50 40
4 obr
min 75 6 8 ,1 6 2 , 4 5 7 , 6 5 3 ,5 5 4 9 ,9 5 3 7 , 5 30
5 60 5 4 ,5 4 9 , 9 4 6 ,1 4 2 , 8 3 9 , 9 30 24
Pb f o (H z ) 1 ,6 6 1 ,4 3 1 , 2 5 1 ,1 1 1 . 0 0 , 9 1 0 , 8 3
2 4 9 , 8 4 2 , 9 3 7 , 5 3 3 , 3 30 2 7 , 3 2 4 ,9
3 ns 3 3 , 2 2 8 , 6 2 5 , 0 2 2 , 2 20 1 8 , 2 1 6 ,6
4 ob r
min 2 4 , 9 2 1,4!? 1 8 ,7 5 1 6 ,6 5 15 1 3 ,6 5 1 2 ,4 5
5 1 9 , 9 1 7 .2 15 1 3 ,3 1 2 , 0 1 0 ,9 9 , 9 6
k t ó r e p r a c u ję Ina przem ian w c h a r a k t e r z e pomp lu b t u r b i n . C y k lo k o n w e r to r y d u ż e j mocy w ykorzystyw an e s ę do napędi n i e k t ó r y c h w o ln o b ie ż n y c h mechanizmów, do t a k i c h j a k : h u t n i c z e napędy w a lc a r e k c i ę g ł y c h , w a lc a r e k naw rotnych i samoto*
ków, młynów rurowych w cem entow niach i z a k ła d a c h p r z e r ó b
o
c z y c h w g ó r n i c t w i e , piecó w rurowych w p r z e m y ś le chemicznym do napędów u r z ę d z e ó w i e r t n i c z y c h i i n n y c h .
18
2.1. Napędy maszyn wyciągowych w kopalniach
Klasycznym napędem e lek try czn y m maszyn wyciągowych w k o p a ln ia ch j e s t u k ład Leonarda z p r z e tw o r n icą w i r u j ą c ą . Na
pędem zmodyfikowanym j e s t u k ład Leonarda z p r ze tw o rn icą s t a t y c z n ą ( t y r y s t o r o w ą ) . Z po czątkiem l a t o s i e m d z ie s ią t y c h wdrożono do e k s p l o a t a c j i w RFN maszynę wyciągową k la tk o w ą , napędzaną dwoma tr ó jfa z o w y m i s i l n i k a m i syn ch ro n iczn ym i o mocy/2 x 2 6 5 0 kW/. S i l n i k i te z a s i l a n o z cyklokon w ertorów f a zowo ste r o w a n y ch .
D ru g i napęd te g o typu d o ty c z y u r z ą d z e n ia sk ip o w eg o , przy czym moc s i l n ik ó w sy n c h ro n ic zn y ch w y n o siła /2 x 2 2 2 0 kW/.
Napędy t e o k a z a ły s i ę bardzo ekonomiczne i p r o s t e w o b s łu d z e . N a le ż y p o d k r e ś l i ć , że c h a r a k t e r y s t y k i m echaniczne s i l ników regulowanych c z ę s t o t l iw o ś c i o w e o d z n a cz a ją s i ę dużą s t a t e c z n o ś c i ą i n ie u s t ę p u ją pod tym względem s iln ik o m p r ą du s t a ł e g o , obcowzbudnym sterowanym n a p ię c io w o .
2 . 2 . Napęd samotoków h u tn ic z y c h [2J
Sam otoki są podstawowym środkiem tr a n s p o r tu wsadu, półwyrobów i gotowych wyrobów h u tn ic z y c h między k la tk a m i p ro d u k cy jn y m i. T r a n sp o r t te n odbywa s i ę za pomocą o b r a c a ją cych s i ę walców s t a lo w y c h , p o łączo n ych w spólną k o n s t r u k c ję n o śn ą . Walce są napędzane in d y w id u a ln ie lu b grupowo. W w al
cowniach b la ch grubych in sta lo w a n e sam o to ki p r a c u ją p rzy dużym o b c i ą ż e n i u . Od napędu wymagane j e s t r e g u l a c j a p rę d k o ś c i o b r o to w e j. D o ty c h c z a s stosow ano w y łą c z n ie napęd prądu s t a ł e g o z s i l n i k a m i obcowzbudnymi.
W nowoczesnych ro zw ią zan iach zastosow ano napęd bezpo
ś r e d n i , w którym s i l n i k a sy n c h ro n iczn y klatkow y z a s i l a n y j e s t nap ięciem 3-fazow ym , regulowanym c z ę s t o t l i w o ś c i o w o . D z ię k i temu s i l n i k r o z w ija bardzo małą p rę d k o ść obrotową przy dużym momencie obrotowym.
S i l n i k i a s y n c h r o n ic z n e do napędu samotoków maję k l a t k ę o z w ię k s z o n e j r e z y s t a n c j i , a budowę zam k n iętę o c h ło d z e n iu
n a tu r a ln y m . --- --
Napęd cyklokon w ertorow y w porównaniu z napędem prędu s t a ł e g o c h a r a k t e r y z u je s i ę m n iejszy m i k o sz ta m i i n w e s t y c y j nymi i e k s p l o a t a c y jn y m i . O p isan y napęd z o s t a ł zasto so w an y w H ucie im . L e n in a . S i l n i k i samctokowe z a s i l a n e sę z c y k l o - konw ertora stero w an e go fa z o w o , wyprodukowanego w k r a ju o n a s tę p u ję c y c h danych znamionowych:
n a p i ę c i e z a s i l a j ę c e tr a n s fo r m a t o r - 3 x 6 kV , 50 H z, n a p ię c i e w y jśc io w e ( f a z o w e ) , w a r to ść
s k u te c z n e h a rm o n iczn ej podstawowej - 127 V , 5 Hz, wymagany z a k r e s r e g u l a c j i - 1 , 2 do 6 Hz, pręd w y jś c io w y , w a r to ś ć s k u te c z n a - 4 5 0 lu b 8 0 0 A .
2 . 3 . Napęd młynów rurowych [
4
]Młyny rurowe stoso w an e s ę w cem entow niach , w z a k ła d a c h p r z e r ó b c z y c h do r o z d r a b n ia n ia rud i w różnych g a ł ę z i a c h przem ysłu c h e m ic z n e g o . Młyn t a k i s k ła d a s i ę z rury o d łu g o ś c i k i l k u n a s t u metrów i ś r e d n i c y o k o ło 5 m. W nętrze rury n a p e łn io n e j e s t kulam i sta lo w y m i o różnych ś r e d n i c a c h , k t ó re za jm u ję b l i s k o 30% o b j ę t o ś c i . P o d c za s ruchu obrotow ego rury z p r ę d k o ś c i ę o k o ło 12 do 20 o b r/m in su ro w iec na s k u te k uderzeń k u l i .p o w s t a ł e g o t a r c i a z o s t a j e zm ielo n y na p y ł .
W k la s y c z n y c h r o z w ię z a n ia c h napędowych s i l n i k a sy n c h r o n ic z n y p i e r ś c i e n i o w y sp r z ę ż o n y b y ł z młynem p o p rzez u k ła d p r z e k ła d n i z ę b a t y c h . C z ę s t o stosow ano dwa s i l n i k i na
pędowe. P r ę d k o ść s i l n i k a b y ła regulowana p r z e z zmianę r e z y s t a n c j i dodatkowych w obwodzie w i r n i k a . Nowoczesnym r o z w ię - zaniem p rzy mocach w ię k s z y c h , t j . 4 , 5 M /V < P < 1 0 MW o k a z a ł s i ę napęd b e zp rzek ła d n io w y z s i l n i k i e m sy n c h ro n ic zn y m . W irnik wraz z biegunam i s i l n i k a osadzony z o s t a ł b e z p o śr e d n io na r u rze młyna p rzy j e g o w l o c i e . S t o j a n o b e jm u jęcy w ir n ik osadzony j e s t na fundam encie i sta n o w i dw udzielny p i e r ś c i e ń o ś r e d n i c y o k o ło 8 m.
20
Młyn p r a c u je prawie ze s t a ł ę p r ę d k o śc ię ,k t ó r a ty lk o n ie z n a c z n ie może o d b ie g a ć od w a r to ś c i znam ionowej. w p rzy padku okresow ej wymiany ku l stalo w ych i p ł y t pancernych po
s z y c i a s t o s u j e s i ę prędkość p e łz a n ia lub impulsowy ruch ru - ГУ» Qdy ch o d zi o u sta w ie n ie młyna w o k r e ś lo n e j p o z y c j i .
3 . . UWAGI I WNIOSKI
Do z a l e t cyk lo k on w erto ra n a le ży z e x x c z y c .
- pracę przy k o m u ta c ji n a t u r a l n e j , zarówno cyklokonwer to r a sterowanego ja k i n ie sterow anego fazow o, stoso w an ie p o ś r e d n ic h , dodatkowych obwodów n ie j e s t więc konieczne i p o w staję m n iejsze s t r a t y n iż w układach z kom utację wymu- s z o n ę . C y klo ko n w erto r n ie sterowany fazowa ma p r o s t s z y układ ste r o w a n ia bramkowego,
- sprawność bloku c y k lo k o n w e r t o r - s il n i k asyn ch ron iczn y k la tk o w y , k tó r a dochodzi do 90%,
- układ napędowy z cyklokonwertorem nadaje s i ę doskona l e do pracy n a w r o tn e j; możliwe j e s t również hamowanie odzy
skowe,
- n a p ię c ie w yjściow e cyk lo k on w erto ra przy n is k ic h c z ę s t o t l i w o ś c i a c h zaw iera wyższe harmoniczne o bardzo małych w a r to ś c ia c h a m p litu d .
Wady c y k lo k o n w e r to r a :
- o p ła c a ln o ś ć sto so w a n ia tego typu układów d o ty czy mo
cy powyżej k i l k u d z i e s i ę c i u k ilo w ató w ,
- c yk lo k o n w erto r sterow any fazowo ma przy n is k ic h c z ę s t o t l i w o ś c i a c h n ie k o r z y s tn y w spółczynn ik mocy. Cyklokonw er
t o r n ie sterowany fazowo (< *■ o) ma k o r z y s t n i e j s z y co s vp .
L i t e r a t u r a
[1] F ran a szek M ., A n a l i z a harm onicznych n a p ię c i a konw ertora n ie stero w an ego fa zo w o . R o c z n ik N aukow o-O yd aktyczny.
P ra ce T e c h n ic z n e I I I , Wydaw.Nauk. WSP, Kraków 1 9 8 5 , [
2
] K a r d a sz e w ic z 0 . , S i w i ń s k i 3 . , Napędy samotoków z a s i l a n ez b e z p o śr e d n ic h przem ienników c z ę s t o t l i w o ś c i . P r z e g lę d E l e k t r o t e c h n i c z n y 1 9 7 4 , Nr 8 .
[
3
] P e l l y R . , B r i a n j T y r y sto r o w e p r z e k s z t a ł t n i k i i c y k l o - k o n w e r to r y , WNT, Warszawa 1 9 7 6 .[
4
] Stem m ier H . , A n tr ie b s y s te m und e l e k t r o n i s c h e R e g e l e i n - r i c h t j n g d e r g e t r i e b l o s e n Rohrm flhle. Brovn B o v e r i M i t - t e i l u n g e n , H 3, 1 9 7 0 .M ie czy sław F ra n a sze k
ZYKLOKONVERTERISCHE OREIPHASIGE SYSTEME MIT DER HYPERBOLISCHEN CHARAKTERISTIK DER FREQUENZREGELUNG
D r e i p h a s ig e Z y k lo k o n v e r te r s y s t e m e b e ste h e n aus d r e i u n a b h Sn g ig en , e i n p h a s i g e n Z y k lo k o n v e r t e r n . Der A u to r hat - im G e g e n t e i l zu r k l a s s l s c h e n A usfdh ru ng - e in e n anderen Z y k lo k o n v e r te r d a r g e s t e l l t , d e r durch e in e n g e t e i l t e n Span - nungssystem v e r s o r g t w ird und d a b e i den S t e u e r w i n k e l c c «*0 hat
D ie F r e q u e n z re g e lu n g der Ausgangsspannung b e s t e h t in Grenzen von fę = f n/ 2 b i s f c = f n / 2 0 Hz und s o g a r n i e - d r ig e n in den W e rten . D ie F u n k tio n der A u s g a n g s f requenz in A b h ë n g ig k e it von P u l s z a h l f c = g ( p ) h at e in e h y p e r b o lis c h a Form. Der E i n f l u £ der .O b arw ellen in d e r Ausgangsspannung i s t s e h r g e r i n g und au^er. A ch t zu l a s s e n .
D ie Verwendung von Z y k lo k o n v e r t e r a n t r ie b e in Schwer- i n d u s t r i e w ird g r o w e r . Im A r t i k e l wurden b e i s p i e l s w e i s e z y k l o k o n v e r t e r is e h e A n tr ie b e in der S c h w e r in d u s tr ie b e sc h r ia b e n . D ie z v k lo k o n v e r t e r i s c h e n A n tr ie b e s in d b e so n d e rs n û t z - l i c h fû r G r o ^ le i s t u n g e n und b e i se h r n ie d r ig e n D reh zah len der A sy n c h ro n - und Sy n ch ronm otoren.
