Rozruch silnika synchronicznego z mikroprocesorowo sterowanym blokiem zasilania wzbudzenia

Transkrypt

1 o: / Maran HYLA Poltechnka Śląska, Katera Energoelektronk, Napęu Elektrycznego Robotyk Rozruch slnka synchroncznego z mkroprocesorowo sterowanym blokem zaslana wzbuzena Streszczene. W artykule przestawono wybrane metoy rozruchu asynchroncznego slnka synchroncznego użej mocy. Przestawono postawy załana slnka z begunam jawnym. Zaprezentowano moel symulacyjny slnka z ławkem rozruchowym przy zaslanu z sec o skończonej mocy zwarcowej oraz tyrystorowym ukłaze zaslana uzwojena wzbuzena. Zameszczono wybrane wynk baań symulacyjnych. Przestawono mplementację wybranego algorytmu rozruchowego w mkroprocesorowym bloku zaslana wzbuzena slnka. Zaprezentowano przebeg pomarowe w ukłaze rzeczywstym. Abstract. The artcle presents selecte methos of asynchronous startng of large synchronous motor. The bascs of salent pole motors are escrbe. Smulaton moel of synchronous motor wth startng reactor n the stator wnng supple wth the gr of fnte short-crcut power an wth thyrstors rectfer for exctaton are presente. Selecte results of smulaton are contane. Selecte startng algorthm mplemente n mcroprocessor controlle exctaton supply unt s scusse. Waveforms measure urng start of synchronous motor are shown. (Startng of synchronous motor wth a mcroprocessor controlle power supply unt for the exctaton) Słowa kluczowe: slnk synchronczny, rozruch asynchronczny, symulacja komputerowa, sterowane mkroprocesorowe Keywors: synchronous motor, asynchronous startng, computer smulaton, mcroprocessor control Wstęp Slnk synchronczne użej mocy w górnctwe wykorzystuje sę zazwyczaj o napęu wentylatorów głównych przewetrzana ołu kopaln. Ze wzglęu na masę wentylatorów ochozącą o klkuzesęcu ton śrence ochozące o 9 m, tego typu ukłay napęowe charakteryzują sę użym momentem bezwłanośc, około 1 razy wększym o momentu bezwłanośc wrnka slnka napęowego [1]. Duża moc slnka uży moment bezwłanośc powoują, że rozruch takego ukłau napęowego uznaje sę za cężk. Newłaścwe przeprowazona proceura rozruchu może oprowazć o utknęca slnka na prękośc posynchroncznej, ługotrwałej pracy z prąem wększym o wartośc znamonowej oraz oscylacj prękośc obrotowej, pulsacj momentu elektromagnetycznego, znacznym przecążenam mechancznym na wale slnka przyspeszonym zużycem łożysk. Po neuanym rozruchu, ze wzglęu na ługe czasy wybegu, kolejna próba możlwa jest zazwyczaj opero po klkunastu, a nerzako klkuzesęcu mnutach. Należy także wząć po uwagę, że prąy rozruchowe klkukrotne przekraczają wartośc prąów znamonowych, co powouje znaczne nagrzewane uzwojeń slnka. Z tego wzglęu należy ogranczyć lość prób rozruchu w określonym przezale czasu. Przepsy górncze wymagają, aby w każym szybe wyechowym oprócz czynnego wentylatora głównego lub zespołu wentylatorów głównych obecny był wentylator rezerwowy, którego uruchomene możlwe jest w czase 1 mnut []. Awara wentylatora głównego neuany rozruch wentylatora rezerwowego stwarza poważne zagrożene la zrowa życa załog, a przerwa trwająca co najmnej mnut skutkuje wstrzymanem robót wyprowazenem pracownków w kerunku szybów wechowych lub na powerzchnę []. Z tego wzglęu rozruch slnków synchroncznych napęu wentylatorów przewetrzana kopaln jest jenym z postawowych zaganeń eksploatacyjnych w górnctwe. Slnk synchronczny z begunam jawnym Slnk synchronczne użej mocy wykonuje sę z wrnkem cylnrycznym lub z begunam wyatnym (jawnym). Do napęu wentylatorów przewetrzana ołu kopaln wykorzystuje sę zazwyczaj slnk synchronczne z begunam jawnym, gze uzwojene wzbuzena nawnęte jest na begunach wrnka. Rzeń wrnka zawera lte elementu obwou magnetycznego (nabegunnk) jest symetryczny wzglęem os begunów jawnych oznaczanych jako oś oraz wzglęem os połużnej oznaczanej jako oś q prostopałej o os. Reaktancja synchronczna w obu osach ma różne wartośc. Ukła równań opsujących moel maszyny synchroncznej la pracy slnkowej wyrażony w welkoścach wzglęnych ma postać [3,, 5, ]: u rs TN m q q uq rsq TN m w (1) u w rww TN D rdd TN Q rq Q TN przy czym: () q w D Q q q w w D D Q Q w w qq Q w wd w qq q D D wd D gze: u, u q - napęca stojana w osach q, u w - napęce wzbuzena,, q - prąy stojana w osach q, w - prą wzbuzena, D, Q - prąy uzwojeń tłumących w osach q,, q - strumene skojarzone z uzwojenam stojana w osach q, w - strumeń skojarzony z uzwojenem wzbuzena, D, Q - strumene skojarzone z uzwojenam tłumącym w osach q, r s - rezystancja uzwojena stojana, r w - rezystancja uzwojena wzbuzena, r D, r Q - rezystancje uzwojeń tłumących w osach q, D PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17 177

2 x - reaktancje własne uzwojeń stojana w osach q, x w - reaktancja wzajemna uzwojena stojana w os uzwojeń wzbuzena, x D - reaktancja wzajemna uzwojena stojana uzwojeń tłumących w os, x qq - reaktancja wzajemna uzwojena stojana uzwojeń tłumących w os q, x wd - reaktancja wzajemna uzwojena wzbuzena uzwojeń tłumących w os, m - prękość kątowa wrnka, T N - znamonowa stała czasowa. Ukła równań opsujący stan maszyny uzupełna sę równanem mechancznym o postac: (3) m 1 TM [( q q ) m ] gze: T M mechanczna stała czasowa, m moment obcążena. W trakce pracy synchroncznej ustalonej pochone strumen skojarzonych ukłau równań (1) przyjmują wartośc zerowe. Jenak w stanach neustalonych, w tym poczas rozruchu asynchroncznego, pochone strumen mają wartość nezerową wpływają na ynamkę zman prękośc obrotowej. Poczas rozruchu asynchroncznego przepływ prąu w zwartym rezystorem rozruchowym uzwojenu wzbuzena, powstały na skutek nukowanego w nm napęca, powouje oatkowe ozaływane na strumene skojarzone z uzwojenam stojana uzwojenam tłumącym w os, a w efekce na moment rozwjany przez maszynę. Rozruch asynchronczny slnka z begunam jawnym Rozruch slnka jawnobegunowego przeprowaza sę na ogół metoą rozruchu asynchroncznego. Obywa sę to poprzez załączene napęca zaslana stojana bez zaslana obwou wzbuzena. Przepływ prąu w uzwojenach stojana powouje powstane pola wrującego, które wywołuje przemenny moment obrotowy załający na wrnk. Ze wzglęu na zbyt użą częstotlwość zman tego momentu w stosunku o bezwłanośc wrnka o momence rozruchowym ecyuje moment powstały zęk prąom wrowym nukowanym w ltych nabegunnkach magneśncy oraz prąom przepływającym w uzwojenach tłumących załających poobne jak klatka rozruchowa w slnku asynchroncznym. Aby zapobec powstawanu wysokch napęć w obwoze wzbuzena, na czas rozruchu o uzwojena wzbuzena ołączany jest rezystor rozruchowy umożlwający przepływ prąu w uzwojenu. W praktyce, uzwojene wzbuzena zwera sę rezystorem o wartośc około 1 razy wększej o rezystancj uzwojena wzbuzena. Po osągnęcu prękośc posynchroncznej (w grancach % n N ), gy w uzwojenu wzbuzena nukowane są newelke prąy o małej częstotlwośc, rezystor rozruchowy jest rozwerany, a uzwojene wrnka zaslane jest prąem stałym, co pozwala wrnkow wejść w synchronzm pracować z prękoścą synchronczną. Slnk synchronczny poczas rozruchu asynchroncznego pobera uży prą rozruchowy, znaczne wększy o znamonowego. Prą rozruchowy może powoować wahana napęca w sec zaslającej. W nektórych napęach o cężkm rozruchu, w celu ogranczena prąów rozruchowych stosuje sę ławk rozruchowe włączone szeregowo z obwoem zaslana stojana slnka. W końcowym etape rozruchu, gy prąy rozruchowe osągają opoweno małe wartośc, ławk rozruchowe są zwerane. Zwarce ławka obywa sę prze poanem napęca o obwou wzbuzena, aby mpeancja ławka ne powoowała oatkowego spaku napęca na zacskach uzwojeń stojana, skutkującego zmnejszenem momentu rozwjanego przez slnk prze wcągnęcem wrnka o pracy synchroncznej. Na rysunku 1 przestawono schemat zastępczy ukłau zaslana slnka poczas rozruchu asynchroncznego bezpośrenego z ławkem rozruchowym [7]. Włączene w obwó stojana ławka rozruchowego powouje wskutek spaku napęca na mpeancj ławka [7] ogranczene prąu rozruchowego momentu rozruchowego slnka zgone z zależnoścam [8, 9]: () a) b) ZL ZL Uz I ' r Uz U Ir I r U U ' ' (5) U M r M r U N gze: U N znamonowe napęce zaslana slnka, U obnżone napęce zaslana slnka, I r prą rozruchowy przy znamonowym napęcu zaslana, I r prą rozruchowy przy obnżonym napęcu zaslana, M r moment rozruchowy przy znamonowym napęcu zaslana, M r moment rozruchowy przy obnżonym napęcu zaslana. Jak można zauważyć na postawe zależnośc (, 5), zmana prąu rozruchowego jest proporcjonalna o zmany napęca zaslana, a zmana momentu rozruchowego zależna jest o kwaratu napęca zaslającego slnk. W celu wytworzena wększego momentu synchronzującego zapewnena łatwejszego przejśca slnka o pracy synchroncznej, w nektórych rozwązanach stosuje sę forsowane wzbuzena poczas końcowego etapu rozruchu. Po włączenu zaslana wzbuzena, w uzwojenu wzbuzena wymuszany jest przez klka sekun prą o wartośc około -5 % wększej o wartośc znamonowej. Po przejścu slnka o pracy synchroncznej prą wzbuzena zmnejszany jest o wartośc wynkającej z realzowanego procesu, np. wykorzystana neocążonego slnka jako źróła mocy bernej w procese statycznej lub naążnej kompensacj mocy bernej [, 1]. W ukłaach napęowych wentylatorów przewetrzana kopaln, w celu zmnejszena momentu obcążena poczas rozruchu, rozruch slnka wykonuje sę przy zamknętych klapach aparatu kerownczego. Po uzyskanu stanu pracy synchroncznej klapy są otwerane, a slnk obcążany momentem roboczym. Rozruch slnka obywa sę węc przy momence obcążena znaczne mnejszym o momentu roboczego, co umożlwa przeprowazene rozruchu asynchroncznego przy obnżonym napęcu zaslana w ukłaze z ławkem rozruchowym. ZD ' N ZS U Ir Rys.1. Schemat zastępczy ukłau zaslana slnka przy rozruchu asynchroncznym: a) rozruch bezpośren, b) rozruch z ławkem rozruchowym: M slnk, Z L mpeancja ln zaslającej, Z S mpeancja slnka, Z D mpeancja ławka, U Z napęce na szynach rozzeln zaslającej, U napęce zaslana slnka, I r prą rozruchowy ZS M M 178 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17

3 S_Da qs_r V_Iqs_r Rsq E_Eqs_r LIsq LIkq Rkq E_Uqs_r Lmq V_Imq_r E_Uas Las Ras az La Ra G_Ias as S_Db E_Ubs Lbs Rbs bz Lb Rb G_Ibs bs S_Dc E_Ucs Lcs Rcs cz Lc Rc G_Ics RNs LIf Rf V_If_r s_r V_Is_r Rs E_Es_r LIs LIk Rk E_Us_r Lm V_Im_r S_Rr Rr V_IRr_r T1 T V_Iaw_r E_Uaw_r T3 V_Ibw_r E_Ubw_r V_Icw_r E_Ucw_r T T5 T TH_w f E_Uaw aw G_Iaw G_Wr CWr G_If E_Uf E_Ubw bw G_Ibw Te L_J R_Bm V_Wr m E_Ucw G_Icw cw RNw E_Te E_TL G_IRr RNr Rys.. Moel symulacyjny slnka synchroncznego jawnobegunowego z mkroprocesorowym blokem zaslana wzbuzena Istneją także nne metoy rozruchu [8, 11, 1], jenak w praktyce przemysłowej la wolnoobrotowych slnków synchroncznych użej mocy stosuje sę zazwyczaj rozruch asynchronczny bezpośren lub rozruch z ławkem rozruchowym. Coraz częścej pojawają sę jenak ukłay z falownkem umożlwające łagony rozruch oraz regulację prękośc obrotowej w stane pracy synchroncznej. Skutk rozruchu można także łagozć stosując specjalne konstrukcje slnków, np. slnk wubegowe, la których początkowy rozruch obywa sę la mnejszej prękośc, a następne uzwojena przełączane są o pracy z wększą prękoścą [1]. Moel symulacyjny Na rysunku przestawono uproszczony moel symulacyjny baanego ukłau la programu PSpce. Baana symulacyjne przeprowazono z wykorzystanem moelu slnka synchroncznego z begunam jawnym opartego o ukła równań (1) przestawonego w [13]. Wprowazono nezbęne moyfkacje zwązane ze sterowanem prąu wzbuzena przez mkroprocesorowy blok zaslana wzbuzena [1] oraz uwzglęnenem skończonej mocy zwarcowej źróła zaslana możlwośc rozruchu za pomocą ławka rozruchowego. Ops moelu utworzono w plku tekstowym *.cr. W moelu symulacyjnym uwzglęnono powększony moment bezwłanośc spowoowany napęzanem wentylatora. Przyjęto, że rozruch obywa sę przy zamknętych klapach aparatu kerownczego wentylatora. Baano rozruch asynchronczny. Proces sterowana rezystorem rozruchowym mostkem tyrystorowym poczas rozruchu wyłączana slnka przestawono w pracy [15]. Obektem baań był slnk synchronczny typu GAe-171t/1 o anych znamonowych przestawonych w Tabel 1. Tabela 1. Dane znamonowe slnka synchroncznego GAe171t/1 Parametr Oznaczene Wartość Moc znamonowa P N 315 kw Napęce stojana U N(Y) V Prą stojana I N 35 A Napęce wzbuzena U wn 95 V Prą wzbuzena I wn 3 A Częstotlwość f N 5 Hz Prękość obrotowa n N 375 obr/mn Współczynnk mocy cos N,9 Wynk baań Najprostszą metoą rozruchu asynchroncznego jest rozruch czasowy polegający na wymuszenu prąu w uzwojenu wzbuzena po określonym czase, lczonym o chwl załączena napęca zaslana stojana. Ze wzglęu na skończoną moc zwarcową rozzeln kv z których zaslane są napęy, rzeczywsty czas rozruchu jest łuższy o czasu jak można uzyskać przy zaslanu slnka z sec sztywnej. Doatkowo stneje możlwość, że w trakce rozruchu napęce na szynach rozzeln bęze nższe o znamonowego, np. na skutek pracy nnych użych obornków energ. Częstą praktyką przy ręcznym rozruchu slnków użej mocy jest ponesene napęca w rozzeln kv na czas rozruchu, co skutkuje powększenem moment rozruchowego oraz wzrostem wartośc prąu rozruchowego. Jenakże w ukłaach automatycznego rezerwowana, np. przy automatycznym rozruchu wentylatora rezerwowego wskutek awar wentylatora postawowego, take załana ne są możlwe. Na rysunku 3 przestawono proces rozruchu slnka przy mpeancj sec obranej w tak sposób, aby prą rozruchowy spowoował 1 % spaek napęca zaslającego na szynach rozzeln, a na rysunku w tak sposób, aby spaek napęca wynósł %. Można zauważyć charakterystyczny kształt prąu rozruchowego [1] bęącego przyczyną spaku napęca. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17 179

4 Jak można zauważyć na rysunku 3 włączene prąu wzbuzena następuje w chwl t=9 s. Po trzysekunowym forsowanu następuje przejśce o pracy synchroncznej przy prąze wzbuzena o wartośc znamonowej. Obnżene napęca na szynach rozzeln skutkuje zmnejszonym momentem rozwjanym przez slnk oraz wyłużonym czasem rozruchu. Dla przypaku z rysunku załączene prąu wzbuzena w chwl t=9 s nastąpło przy prękośc znaczne mnejszej o prękośc synchroncznej, co skutkuje powększonym oscylacjam momentu, uaram prąu wzbuzena utrunonym przejścem o pracy synchroncznej. W skrajnym przypaku, zbyt wczesne załączene prąu wzbuzena mogłoby unemożlwć wcągnęce wrnka slnka w synchronzm. W zwązku z zależnoścą czasu rozruchu o napęca zaslającego, przy czasowym algorytme rozruchu slnków synchroncznych, przyjmuje sę czasy znaczne przekraczające czasy możlwe o uzyskana przy zastosowanu nnych meto. Skutkuje to nepotrzebną pracą slnka z prękoścą posynchronczną, charakteryzującą sę pulsacjam momentu prękośc obrotowej oraz zwększoną wartoścą prąu w uzwojenach stojana slnka. W nektórych ukłaach napęowych poczas rozruchu asynchroncznego stosuje sę ławk rozruchowe. Impeancja ławka znacząco ograncza prą, jenak nekorzystne wpływa na moment rozruchowy, powoując wyłużene procesu rozruchu. M e [knm] M e [knm] [ra/s] 3 [ra/s] I w [A] I w [A] U [kv] U [kv] Rys.3. Rozruch slnka bez ławka rozruchowego przy znamonowym napęcu źróła zaslana: T e - moment elektromagnetyczny, - prękość, I w - prą wzbuzena, I - prą stojana, U - napęce stojana Rys.. Rozruch slnka bez ławka rozruchowego przy obnżonym napęcu źróła zaslana: T e - moment elektromagnetyczny, - prękość, I w - prą wzbuzena, I - prą stojana, U - napęce stojana 18 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17

5 3 M e [knm] 3 M e [knm] [ra/s] 3 [ra/s] I w [A] I w [A] U [kv] U [kv] U z [kv] U z [kv] Rys.5. Rozruch slnka z ławkem rozruchowym: M e - moment elektromagnetyczny, - prękość, I w - prą wzbuzena, I - prą stojana, U - napęce stojana, U z napęce zaslana na szynach rozzeln Na rysunku 5 przestawono proces rozruchu slnka z ławkem rozruchowym przy zwarcu ławka w chwl t=3 s. Parametry ławka obrano w tak sposób, aby wspólne z mpeancją sec zaslającej ogranczył prą rozruchowy o 5 % w stosunku o prąu uzyskanego w Rys.. Rozruch slnka z ławkem rozruchowym przy zbyt wczesnym zwarcu ławka: M e - moment elektromagnetyczny, - prękość, I w - prą wzbuzena, I - prą stojana, U - napęce stojana, U z napęce zaslana na szynach rozzeln warunkach przestawonych na rysunku 3. Przestawono napęce zaslana stojana slnka oraz napęce na szynach rozzeln. Dławk rozruchowy pownen zostać zwarty prze włączenem napęca w obwoze wzbuzena, po PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17 181

6 zmnejszenu prąu stojana o opowenej wartośc. Kryterum zwarca ławka może być kryterum czasowe, jenak w takm przypaku należy uwzglęnć możlwość wyłużena czasu rozruchu ze wzglęu na obnżone napęce zaslana na szynach rozzeln kv spowoowane przez nne obory. Na rysunku przestawono proces rozruchu przy zbyt wczesnym zwarcu ławka w chwl t=8 s, co skutkuje uarem momentu wzrostem prąu stojana w końcowej faze rozruchu. Wybór chwl załączena prąu wzbuzena może być okonany także na postawe nnych kryterów. Załączene napęca o obwou wzbuzena pownno sę obywać przy prękośc posynchroncznej, blskej prękośc wrowana pola stojana. Możlwy jest węc wybór chwl załączena wzbuzena na postawe pomaru prękośc obrotowej. Wymaga to zastosowana przetwornka prękośc obrotowej wału slnka. Poczas rozruchu slnka synchroncznego, wrujące pole kołowe twornka przecna zwarte przez rezystor rozruchowy uzwojene magneśncy nukując w nm napęce. Częstotlwość tego napęca zależna jest o poślzgu maleje wraz ze wzrostem prękośc obrotowej. Przy prękośc blskej prękośc synchroncznej okres nukowanego napęca może wynosć klka sekun. Chwlę włączena napęca wzbuzena można węc określć na postawe pomaru częstotlwośc prąu płynącego w obwoze wzbuzena zwartym przez rezystor rozruchowy. W marę wzrostu prękośc obrotowej o prękośc posynchroncznej, maleje ampltua prąu stojana, a zmanom tym towarzyszą oscylacje wartośc skutecznej. Na rysunku 7 przestawono powększony fragment przebegu prąu stojana z rysunku. Oscylacje ampltuy prąu z rysunku 7, przy snusoalnym kształce przebegów, ozwercelają sę w oscylacjach wartośc skutecznej. Przeprowazając pomar okresu oscylacj wartośc skutecznej prąu stojana można okonać wyboru chwl zwarca ławka rozruchowego oraz chwl załączena napęca o obwou wzbuzena.,5, 1,5 1,, Rys.7. Prą stojana przy ochozenu o prękośc posynchroncznej w ukłaze z ławkem rozruchowym Rozruch slnka z mkroprocesorowo sterowanym blokem zaslana wzbuzena Na rysunku 8 przestawono schemat blokowy mkroprocesorowego bloku zaslana wzbuzena z slnkem synchroncznym [1] przeznaczony o współpracy z slnkam użej mocy zaslanym napęcem kv prąam wzbuzena o A. Urzązene zarzązane jest przez system mkroprocesorowy, a zamplementowane algorytmy pozwalają na przeprowazene rozruchu asynchroncznego w ukłaze klasycznym lub z ławkem rozruchowym, kontrolę pracy synchroncznej z możlwoścą regulacj mocy bernej lub prąu wzbuzena oraz technologczne lub awaryjne wyłączene napęu z rozłaowanem energ obwou wzbuzena poprzez pracę falownkową przekształtnka tyrystorowego [15]. W obwoze rezystora rozruchowego, w mejsce powszechne wykorzystywanego stycznka, zastosowano klucze tranzystorowe w konfguracj umożlwającej przepływ wukerunkowego prąu nukowanego w uzwojenu wzbuzena poczas rozruchu slnka. Bezstycznkowy ukła wzbuzena pozwala na zwększene nezawonośc trwałośc urzązena. System mkroprocesorowy, oprócz sterowana prąem w obwoze wzbuzena, steruje wyłącznkam w polu kv, kontrolując równocześne opuszczalny obszar pracy oraz stan zabezpeczeń wewnętrznych zewnętrznych umeszczonych np. w polu rozzelczym zaslającym slnk. Dostępny jest tryb pracy autonomcznej lub współpraca z zewnętrznym, narzęnym ukłaem sterowana [17]. Współpraca z urzązenam zewnętrznym realzowane jest poprzez wbuowane nterfejsy komunkacyjne RS-85 oraz Ethernet. Proceura rozruchu asynchroncznego sterowana przez system mkroprocesorowy może być realzowana weług różnych, parametryzowanych algorytmów [1], m.n. algorytmów czasowych, prąowych, prękoścowych częstotlwoścowych. Na rysunku 9 przestawono eę rozruchu realzowanego przez mkroprocesorowo sterowany blok zaslana wzbuzena w ukłaze z ławkem rozruchowym, przy trybe zwerana ławka prąowym trybe włączena wzbuzena czasowym. Tryb prąowy zwązany jest z etekcją oscylacj wartośc skutecznej prąu stojana poczas pracy z prękoścą posynchronczną. Kontrolowany jest czas oscylacj prąu tid1 wokół ustawonej wartośc prąu końcowego ID1. System mkroprocesorowy merzy czas sygnału wyjścowego programowego komparatora porównującego wartość skuteczną prąu stojana z ustawonym pozomem ID1. Rys.8. Schemat ukłau sterowana slnka z mkroprocesorowy blokem zaslana wzbuzena: MS slnk synchronczny, WT blok zaslana wzbuzena, P - system mkroprocesorowy, PT prostownk tyrystorowy, UR ukła rozruchowy, W wyłącznk, O ołącznk, WD wyłącznk ławka, DŁ ławk rozruchowy 18 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17

7 I Obszar kontrol prąu a) ID1 td1 tid1 tid1 tid1 Zwarce ławka tr tp1 Załączene wzbuzena Przekroczene czasu rozruchu t b) t t 1 t Rys.9. Iea rozruchu z trybem zwerana ławka prąowym trybem załączena wzbuzena czasowy: td1 mnmalny czas o zwarca ławka, ID1 prą końcowy ławka, tid1 czas prąu końcowego ławka, tp1 czas o załączena wzbuzena, tr maksymalny czas rozruchu Po osągnęcu przez slnk prękośc posynchroncznej, uzyskwanej po spełnenu założonych warunków prąowo-czasowych, następuje zwarce ławka rozruchowego. O chwl zwarca ławka, zgone z prezentowanym algorytmem rozruchu, realzowany jest czasowy tryb załączena napęca w obwoze wzbuzena. Po upływe czasu tp1 następuje załączene mostka tyrystorowego, którego zaanem jest wymuszene prąu stałego w obwoze wzbuzena. Po załączenu mostka tyrystorowego mkroprocesor kontroluje narastane prąu w obwoze wzbuzena, a po przekroczenu wartośc ustawonej parametrem ołącza rezystor rozruchowy. Kontrola narastana prąu wzbuzena prze rozwarcem rezystora rozruchowego ma na celu zabezpeczene slnka prze namernym wzrostem napęca w uzwojenu wzbuzena w przypaku, gyby nemożlwe było wymuszene prąu wzbuzena przez mostek tyrystorowy, np. z powou uszkozena zaworów przekształtnka. Brak prąu o określonej wartośc w obwoze wzbuzena po zaanym czase skutkuje awaryjnym wyłączenem napęu. Ostatnm etapem proceury rozruchowej jest możlwość forsowana prąu wzbuzena, co pozwala na zwększene momentu synchronzującego w końcowym etape rozruchu pewne przejśce slnka o pracy synchroncznej. Prezentowany ukła mkroprocesorowego bloku zaslana wzbuzena został wrożony w klkuzesęcu ukłaach napęowych wentylatorów przewetrzana ołu kopaln zarówno w ukłaach z bezpośrenm rozruchem asynchroncznym, jak w ukłaach z ławkam rozruchowym. Na rysunku 1 przestawono przebeg pomarowe wartośc skutecznych napęca fazowego prąu stojana poczas rozruchu asynchroncznego slnka GAe-171t/1 napęzającego wentylator główny przewetrzana ołu kopaln w ukłaze z ławkem rozruchowym wroprąowym typu 3TL85/ o mocy 5 kva. Proceura rozruchu realzowana przez system mkroprocesorowego sterowana bloku zaslana wzbuzena przeprowazona została zgone z algorytmem przestawonym na rysunku 9. Czas o zwarca ławka o włączena prąu wzbuzena wynósł 3 sekuny. Posumowane W artykule przestawono problematykę rozruchu asynchroncznego slnków synchroncznych użej mocy. Przeprowazone baana symulacyjne pozwolły na zamplementowane opowench proceur rozruchowych w mkroprocesorowym bloku zaslana wzbuzena slnka Rys.1. Rozruch asynchroncznego z ławkem rozruchowym: a) wartość skuteczna napęca zaslana na szynach rozzeln, b) wartość skuteczna prąu stojana; t - załączene slnka, t 1 zwarce ławka rozruchowego synchroncznego [1] zapewnających skuteczny rozruch napęu. Zastosowane algorytmy zostały zweryfkowane w ukłaach przemysłowych. Zapewnene skutecznego rozruchu pozwala na zautomatyzowane procesu, uproszczene obsług zmnejszenem awaryjnośc oraz umożlwa wykorzystane urzązena w ukłaach automatycznego załączana rezerwowego napęu w przypaku awar ukłau postawowego [17]. Zastosowane przestawonego bloku zaslana wzbuzena z mkroprocesorowym ukłaem sterowana umożlwa zastąpene energochłonnych kłopotlwych w obsłuze wzbunc elektromaszynowych oraz umożlwa realzację statycznej lub naążnej regulacj mocy bernej z możlwoścą współpracy z narzęnym ukłaem kompensacj sec elektroenergetycznej zakłau [1]. Lczne wrożena w kopalnach węgla kamennego ru mez potwerzają nezawoność efektywność zastosowanych rozwązań. Autor: r nż. Maran Hyla, Poltechnka Śląska, Katera Energoelektronk, Napęu Elektrycznego Robotyk, ul. B. Krzywoustego, -1 Glwce, E-mal: maran.hyla@polsl.pl LITERATURA [1] Zalas P., Zawlak J.: Wybór chwl załączena napęca wzbuzena poczas synchronzacj slnków synchroncznych. Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 71/5, KOMEL, Katowce 5 [] Rozporzązene Mnstra Gospoark z na 8 czerwca r. w sprawe bezpeczeństwa hgeny pracy, prowazena ruchu oraz specjalstycznego zabezpeczena przecwpożarowego w pozemnych zakłaach górnczych (Dz.U. z r., nr 139, poz. 119 oraz z r., nr 1, poz. 83 oraz z 1 r., nr 1, poz. 855) [3] Latek W.: Teora maszyn elektrycznych. PWN, Warszawa 198 [] Tuna H., Kaźmerkowsk M.: Automatyka napęu przekształtnkowego, PWN, Warszawa 1987 t 1 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17 183

8 [5] Paszek W.: Stany neustalone maszyn elektrycznych prąu przemennego. WNT, Warszawa, 198 [] Kaczmarek T., Zawrsk K.: Ukłay napęowe z slnkem synchroncznym, Wyawnctwo Poltechnk Poznańskej, Poznań. [7] Yu Hu, Zhfe Chen; Zhe Chen; Yue Yuan: A novel metho for the analyss of the mpact of the hgh-power motor startng on gr. 11 th Internatonal Conference on Electrc Utlty Deregulaton an Restructurng an Power Technologes (DRPT), -9 July 11, ss [8] Zawlak T., Zawlak J.: Łagony rozruch slnków prąu przemennego użej mocy. Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 81/9, KOMEL, Katowce 9 [9] Arsha W. M., Danelson C., Lenenmann H., Persson H., Hagg J., Dulas J.: Rate Startng Performance of Sol Pole Synchronous Motors from Reuce Voltage Factory Tests. 7 IEEE Petroleum an Chemcal Inustry Techncal Conference, ss.1-1 [1] Hyla M.: Automatc compensaton of reactve power wth a system for montorng a kv electrcal power gr n a mne. Mnng Informatcs, Automaton an Electrcal Engneerng, 15, nr (5), s.5-1 [11] Das J. C.; Casey J.: Characterstcs an analyss of startng of large synchronous motors Inustral an Commercal Power Systems Techncal Conference, 1999, s. 1-1 [1] Nevelsteen J., Aragon H.: Startng of large motors-methos an economcs. IEEE Trans. on Inustry Applcaton, Vol. 5, No., 11/ [13] Szczęsny R.: Komputerowa symulacja ukłaów energoelektroncznych. Wy. Poltechnk Gańskej, Gańsk 1999 [1] Hyla M.: Power supply unt for the exctaton of a synchronous motor wth a reactve power regulator. Mnng Informatcs, Automaton an Electrcal Engneerng, 15, nr 1(51), s.57-1 [15] Hyla M.: Wybrane aspekty sterowana tyrystorową wzbuncą slnka synchroncznego. V Ogólnopolaska Konferencja Naukowa Moelowane Symulacja MIS-5, Koścelsko 3-7 czerwca 8, s [1] Rusek A., Czaban A., Ls J.: A mathematcal moel of a synchronous rve wth protrue poles, an analyss usng varatonal metho. Przeglą Elektrotechnczny, R.89 Nr /13 Str [17] Hyla M: Integrate control system of man fans staton for eep mnes ventlaton. Mnng Informatcs, Automaton an Electrcal Engneerng, (5) 15, s PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 33-97, R. 93 NR /17