работа (стр. 4 из 5)
Двигатель после этого должен втянутся в синхронизм и нормально работать. Тогда отключится реле напряжения мощности K1W, разорвет свой контакт цепи реле времени К11Т, выдержка времени которого выбирается несколько больше выдержек реле времени К9Т и К10Т вместе взятых. Реле К11Т отключится. При этом заканчивается нормальный пуск двигателя.
Если же двигатель при пуске не втянется в синхронизм, контакт K1W будет замкнут и реле К11Т через некоторое время замкнет свой контакт в цепи реле К5А защиты от асинхронного хода. Последнее сработает, отключит двигатель и одновременно с помощью контактора К14 разорвет цепь возбуждения возбудителя.
При отключении синхронного двигателя оператором или какой-либо защитой тоже выключится вакуумный выключатель. С двигателя снимается возбуждение и он останавливается.
Программирование релейно-контактной схемы на контроллере
Программирование схемы проводим на контроллере Siemens Simatik S7-200 в оболочке SIMATIC LAD. Программирование проводим по упрощенной схеме, которая обеспечивает пуск, остановку, подачу возбуждения при входе двигателя в синхронизм (Рис. 8).
Схема работает следующим образом. Нормально разомкнутый контакт I0.0 это кнопка Пуск, при нажатии которой происходит запоминание состояния М0.0 из 0 в 1. М0.0 замыкает свой контакт и подает сигнал на световую сигнализацию – Q0.1. Так же М0.0 замыкает свой контакт в ветви №4, и при условии, что ни одна из защит и блокировок I0.2 – I0.6 не находятся в сработавшем положении, т.е. все в порядке, то запускается таймер, который через одну секунду (таймер Т37) подаст сигнал на исполнительный контактор Q0.3 который включит вакуумный выключатель и подаст напряжение на двигатель.
Как видно из графиков в Приложении 3, двигатель разгоняется до подсинхронной скорости за 10 с. Поэтому Q0.3 при срабатывании подает сигнал на таймер Т38, который через 10 с включит подаст сигнал на контактор (Q0.4), который подаст возбуждения двигателя для втягивания в синхронизм.
Рис. 8. Схема пуска и останова СТД – 4000 на контроллере Siemens Simatik S7-200
Моделирование синхронного электродвигателя
Моделирование синхронного двигателя выполняется по дифференциальным уравнениям, описывающим поведение синхронного двигателя в переходных режимах. В основу моделирования принята система полных дифференциальных уравнений Горева - Парка, составленные для синхронной машины, фазовые обмотки статора которой расположены симметрично, и характеризуются одинаковыми параметрами, а на роторе, помимо одноосной обмотки возбуждения, имеются короткозамкнутые демпферные обмотки. Такая машина вполне соответствует двигателю СТД - 4000 - 2У4.
В принятой системе распределение параметров синхронной машины рассматриваются по двум перпендикулярным осям d и q, вращающимися с частотой ротора. В этих координатных осях уравнения Горева – Парка имеют следующий вид:
; (6) 
; (7) 
; (8) 
; (9) 
; (10) 
; (11) 
; (12) 
; (13) 
; (14) 
; (15) 
. (16)Параметры синхронного электродвигателя получены с Лысьвенского турбомеханического завода:
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
Моделирование синхронного двигателя проводится в пакете прикладных программ Mathlab 6,5. Структурная схема модели приведена в Приложении 1.
Преобразователь фаз служит для преобразования трехфазного напряжения в систему координат d-q по следующим законам:
(17) 
(18)Так же в преобразователь фаз заходит обратная связь по углу
, представляющая интеграл от угловой скорости 
.Моделирование системы управления ЦГН
На компрессорных станциях с электроприводными центробежными нагнетателями регулирование производительности может осуществляться одним из следующих способов:
· дросселированием газа на входе в нагнетатель;
· регулированием потока газа путем установки входного поворотного направляющего аппарата перед колесом нагнетателя;
· байпасированием потока газа;
· заменой сменной проточной части нагнетателя;
· изменением передаточного числа передаточного механизма;
· установкой гидромуфты;
· изменением частоты вращения вала электродвигателя;
· изменением количества работающих агрегатов.
Регулирование дросселированием давления газа на входе в нагнетатель может осуществляться с помощью дросселирующего органа, создающего дополнительное гидравлическое сопротивление, в результате чего искусственно изменяется характеристика газопровода. При дросселировании производительность нагнетателя уменьшается, потребляемая при этом мощность электродвигателя также снижается, но несущественно. Дросселирование газа ведет к резкому увеличению энергозатрат и является самым неэкономичным способом регулирования производительности. Однако этот способ нашел применение на некоторых компрессорных станциях благодаря своей простоте.
Весьма эффективный способ - регулирование потока газа путем установки входного поворотного направляющего аппарата. Надежная и достаточно простая конструкция такого устройства была внедрена на агрегатах с электродвигателями СТД-4000-2 с одноступенчатым нагнетателем типа 280-11-7.
Установка гидромуфт для обеспечения регулирования производительности на практике не находит применения вследствие низкого значения КПД и больших эксплуатационных расходов, связанных с обслуживанием и ремонтом.
Одним из наиболее эффективных способов регулирования производительности ГПА является применение электродвигателей с регулируемой частотой вращения.
Ступенчатое регулирование изменением числа работающих нагнетателей не может в общем случае обеспечить нормальную работу при переменном режиме газопровода. Однако этот способ регулирования в сочетании с плавным регулированием позволяет уменьшить диапазон плавного регулирования.
Значительная экономия электроэнергии достигается регулированием частоты вращения вала приводного электродвигателя, получающего питание от полупроводникового преобразователя частоты. Необходимый диапазон регулирования частоты вращения вала приводного электродвигателя при изменении подачи центробежного нагнетателя составляет (1-0,7)
, т.е. привод центробежных нагнетателей должен обеспечивать плавное регулирование частоты вращения вала на 30 % ниже ее номинального значения.Технико-экономическая целесообразность регулирования подачи центробежных нагнетателей изменением частоты вращения вала определяется режимом работы газопровода, числом и производительностью нагнетателей и должна проверяться для каждого конкретного случая. В подавляющем числе случаев такое регулирование экономически оправдано.
Оценочное значение экономии электроэнергии при замене нерегулируемого электропривода центробежных нагнетателей на регулируемый составляет 30-40 %.
Система управления синхронным двигателем СТД – 4000 2У4 реализует частотный закон управления
. Структурная схема системы управления приведена в Приложении 2. Система управления обеспечивает, как это видно из Приложения 3 регулирование скорости 1:3.