Высоковольтный двигатель «Моторформер» (на передним плане)подключается непосредственно к электрической сети в отличие от других стандартных высоковольтных двигателей, которым необходим промежуточный трансформатор
Представьте электродвигатели, работающие непосредственно от высоковольтной сети. Только подумайте об экономии энергии, о значительном уменьшении потерь тепла и мощности, об исключении дорогостоящего, требующего обслуживания трансформатора и связанной с ним коммутационной аппаратуры. Высокое напряжение также позволяет работать при более низком токе, обеспечивая такую же выходную мощность.
Далекая мечта, скажете вы? На самом деле, один из производителей уже изготовил такие двигатели и установил их в двух местах в достаточно сложных условиях эксплуатации. А это значит, что и другие производители двигателей также могут принимать во внимание предложения по работе с высоким напряжением.
Опираясь на свой предыдущий опыт, который привел к разработке и выпуску генераторов, вырабатывающих высокое напряжение для прямой передачи в сеть, компания ABB Automatation Technologies (Швеция) представила новый синхронный двигатель переменного тока „очень высокого напряжения“(ОВН). Этот двигатель способен работать при напряжении от 20 до 70 кВ.
ОВН „Моторформер“, торговая марка ABB, объединяет функции трансформатора и двигателя, исключая потребность в промежуточном трансформаторе. Конструкция применима как для четырех-, так и для шестиполюсных машин. Если скорость не регулируется, то четырехполюсный двигатель имеет синхронную частоту вращения 1500/1800 оборотов в минуту при частоте сети 50/60 Гц. (На сегодняшний день технология гене-рации ABB, называемая „Пауэрформер“ лицензирована компанией Alstom. Эта компания изготовила и установила несколько генераторных блоков).
Впервые Моторформер был применен для управления компрессором на установке по очистке воздуха на западном побережье Швеции. Синхронная машина с выходной активной мощностью 6.5 МВт подключена прямо к шине 42 кВ, что, по данным ABB, уменьшает потери энергии в установке примерно на 25%. С 2001 г. не было зарегистрировано никаких незапланированных перерывов, связанных с работой двигателя ОВН.
Запатентованная конструкция обмотки статора делает «Моторформер» уникальным. Показана обмотка статора двигателя ОВН, установленного в компрессоре завода по отделению воздуха в Stenungsund , Швеция
Второе применение Моторформера включает два блока на 40 МВт, установленных для работы с напряжением питания 56 кВ в модуле компрессора на норвежской платформе по добыче газа ‘Troll A’ компании Statoil в Северном море. Это приложение включает управление скоростью вращения двигателей. Проведение испытаний двигателей состоялось зимой 2004/2005 г., а запуск в производство в 2005 г.
ОВН двигатель компании ABB является уникальной разработкой и до сих пор не имеет аналогов на рынке. Обычные большие машины переменного тока (синхронные и индукционные) производятся несколькими изготовителями, включая и ABB, но они работают при напряжении до 15 кВ.
Для разработки Моторформера был выбран синхронный тип двигателя вместо индукционного из-за более высоких величин мощности (более 100 МВт вместо 20 МВт), более высокой эффективности, более широкого воздушного зазора, который упрощает конструкцию, и способности регулировать реактивную мощность, объясняет Джохэйннс Ахлиндер, специалист по развитию бизнеса AC-Machines в ABB. „Индукционный двигатель всегда потребляет реактивную мощность“, – говорит он. Регулирование реактивной мощности – значительная проблема для стабилизации и защиты электрической сети, в которой во время работы крупных промышленных участков запускаются много больших двигателей.
Может быть неожиданным, что конструкция Моторформера основана на стандартной технологии синхронных двигателей. В нее включены много апробированных элементов, таких как ротор с идентичными выпуклыми полюсами и обычные опоры. По мнению Ахлиндера, такой подход основан на большом опыте работы и уверенности в продукте. Главным отличием является статор.
Компания ABB применила уникальную конструкцию обмоток и пазов статора Моторформера. Всесторонний анализ, моделирование и тестирование использовались при выборе конструкции проводников, включая конечно-элементный анализ электромагнитного поля, моделирование тепловых потоков и вычислительное моделирование гидро аэродинамики. Помимо этого, критерии, использовавшиеся для оценки плотности потока магнитной индукции внутри статора, идентичны критериям для обычного двигателя, что ограничивает неопределенность в разработке данного продукта.
Ахлиндер отмечает, что предельное напряжение типичной системы изоляции, применяемой в обычном двигателе, не превышает 15 кВ, доходя до 22-25 кВ при использовании специально разработанных технологий. „Выше этой точки невозможно создать статорную обмотку с помощью стандартных технологий, – продолжает oн. – Кабели для Моторформера имеют цилиндрическую намотку, которая создает электрическое поле с однородной напряженностью и позволяет увеличить уровни напряжения по сравнению со стандартной прямоугольной обмоткой“. Форма стандартных обмоток создает неоднородность электрических полей и приводит к концентрации поля на изгибах проводника, находящегося под высоким напряжением.
Ротор, опоры, бесщеточный возбудитель и станина относятся к числу проверенных компонентов конструкции ОВН Моторформер. Она базируется на технологии синхронных машин
Цилиндрический кабель включает твердый диэлектрический слой изоляции из „сшитого“ полиэтилена (XLPE), но не использует металлического экранирования. В настоящее время статор может работать при напряжении 70 кВ. Однако конструкция кабелей может выдержать напряжение до 150 кВ. „На самом деле, нижний предел напряжения с экономической точки зрения должен быть равен приблизительно 20 кВ, завися также и от нагрузки“, – утверждает Ахлиндер.
Физический размер Моторформера существенно изменяется в зависимости от его выходной мощности. Даже такой параметр, как высота вала электродвигателя, во многом зависит от приложения. В то время как сам двигатель больше стандартного с той же номинальной мощностью, полное пространство, занимаемое ОВН системой – двигателем и выключателем цепи – существенно меньше того, что занимается обычной системой с трансформатором и сопутствующим оборудованием.
Запуск больших высоковольтных двигателей сопровождается потреблением большого количества энергии и может привести к временному нарушению работы сети и снабжения мощностью ближайших потребителей. Компания ABB разработала специальные методы запуска с задержкой, позволяющие избежать сбоя питания. Для этого использовали аппаратуру стабилизации, которая продлевала время запуска приблизительно до 20 секунд, и добавляли конденсаторы для повышения мощности сети во время запуска.
Способность работать с более высоким напряжением также означает, что температурный предел оболочки из „сшитого“ полиэтилена, используемого в обмотках статора, должен обеспечиваться воздушным охлаждением при низких уровнях мощности и водяным охлаждением – при более высоких. В конструкции статора Моторформера используются оба метода охлаждения.
Компания ABB не видит существенных ограничений для высоковольтных двигателей. „Всякие пределы связаны с разработкой обычной продукции, например с конструкцией ротора“, – говорит Ахлиндер. Тем не менее теплоемкость кабеля отмечена как ограничивающий фактор, особенно в риложениях с повышенной температурой, где водяное охлаждение может быть недоступно.
Один из двух блоков «Моторформер» мощностью 40 МВт показан во время загрузки в модуль компрессора для доставки на платформу „Troll A” компании Statoill в Северном море
Control Engineering провел опрос нескольких крупных производителей на предмет изучения ими высоковольтных двигателей. Часть из них не дала никакого отклика. Другие ответили, что они оценили технологию высоковольтных двигателей и решили, что она не оказалась „жизненно важным выбором для нашего бизнеса“. И только компании TECO Westinghouse и Emerson Motor Technologies обратили внимание на полезные перспективы, связанные с использованием высоковольтных двигателей.
Наиболее заинтересованы в высоковольтных двигателях отрасли промышленности, связанные с прибрежными платформами, где существует тенденция замены газотурбинного оборудования электрическим приводом, объясняет Ахлиндер. Специфические приложения включают приводы компрессоров платформ, так же как и генераторы для плавучих систем хранения и перегрузки продукции (FPSO), другие суда, используемые как прибрежные электростанции. Эти суда могли бы снабжать несколько окружающих прибрежных платформ электроэнергией через соответствующую систему передачи.
По большому счету, „технология высоковольтных двигателей подошла бы для любого приложения, в котором сегодня применяются стандартные синхронные машины“, – замечает он. В качестве примеров можно указать двигатели насосов, двигатели для очистки продуктов в целлюлозно-бумажной промышленности, двигатели компрессоров для отделения воздуха, вентиляторы, экструдеры и паровые/газовые турбогенераторы.
Конечно, высоковольтные двигатели не могут решить всех задач, но перспективы их более широго применения очевидны. Продолжаются новые разработки по повышению температурного порога обмотки статора. „Эта технология показала свою способность создавать новые решения, подобные решению „Troll А“ компании Statoil, в которой двигатели ОВН управляются приводами с регулируемой скоростью“, – заключает Ахлиндер.
Компания ABB поступила правильно и предусмотрительно, взяв на себя инициативу по продвижению и отстаиванию этой новой захватывающей технологии. Скорее всего, не за горами применение этой техники в Северной Америке и поступление предложений от других производителей.
controleng.ru
Cтраница 1
Высоковольтные двигатели выпускаются на следующие напряжения: 3000, 6000 и 10000 В. [2]
Приводной высоковольтный двигатель ( синхронный или асинхронный) преобразователя на схеме не показан. [4]
Высоковольтные двигатели предприятия питаются чаще всего от шин собственной тепловой электростанции. Более мелкие электродвигатели получают питание от силовых распределительных пунктов с автоматами или предохранителями. [5]
У высоковольтных двигателей для питания электромагнита применяют или понижающие трансформаторы или приключают их к цепи ротора, где напряжение низкое; вследствие низкой частоты здесь приходится пользогаться трехфазным электромагнитом ( фиг. R-ротср), сила притяжения к-рого не Еависит от частоты. Для предохранения двигателя от перегрузки в последнем случае применяют и максимальный электромагнит, вводимый в цепь статора также вследствие низкой частоты ротора. При равномерной нагрузке всех фаз достаточно включать электромагнит в одну из цепей, подводящих ток к статору. [6]
При высоковольтных двигателях вместе с тем устраиваются защитные сопротивления против перенапряжений в статоре при отключении в условиях холостого хода. [7]
В высоковольтных двигателях обрыв цепи статора из-за плохого контакта в обмотке, на наконечниках кабеля, на-ошиновке выключателя, как правило, сопровождается появлением однофазного замыкания на землю или междуфазного к. Двигатель в этом случае отключается защитой и повреждение ( обрыв цепи) обнаруживается при определении причины срабатывания защиты. [8]
В крупных высоковольтных двигателях воздушный зазор также выполняют большим, обычно 1 5 - 2 0 мм. В высоковольтных машинах применяют только открытые пазы на статоре и при малых зазорах это может привести к большим пульсациям индукции. [10]
Схема АПВ высоковольтных двигателей, показанная на рис. 12 11, начинает работу при действии минимальной защиты напряжения. Отключая электродвигатели, защита одновременно включает промежуточное реле 1П, которое затем самоудерживается через свой контакт. Для надежного включения выключателей возврат реле 2П должен происходить не ранее 0 1 - г - - 0 2 с после его срабатывания. Упорный контакт реле В2 служит для возврата схемы в исходное положение. [11]
При отсутствии высоковольтных двигателей ток самозапуска промышленной нагрузки приближенно рассчитывается, как ток трехфазного к. Это сопротивление принимается по [19] агр 0 35, и относится к рабочей максимальной мощности и среднему напряжению питающей линии ( трансформатора), на которой установлена защита. [13]
Требуется определить нагрузку высоковольтного двигателя, в пусковом шкафу которого установлены два трансформатора тока и один трансформатор напряжения, включенный на линейное напряжение. [14]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Высоковольтные двигатели концерна «Русэлпром» рассчитаны на взаимодействие с промышленными электрическими сетями частотой 50 и 60 Гц с номинальным напряжением от 3000 до 11 000 В. Различные виды защиты и охлаждения обеспечивают универсальность применения этих электрических машин. Они долговечны, отличаются удобством обслуживания и эксплуатации, высокими энергетическими параметрами и низким уровнем шума. Для каждого варианта применения концерн «Русэлпром» предлагает соответствующее решение с учетом пожеланий клиентов. Подробнее >>
Основные характеристики двигателей в базовом исполнении:
Наши конкурентные преимущества:
При заказе вы можете выбрать:
www.ruselprom.ru
Преобразование электрической энергии переменного тока в механическую энергию происходит с использованием асинхронного двигателя, который делят на два вида: с фазным или короткозамкнутым ротором.
Асинхронный высоковольтный двигатель выполнен в прочном чугунном корпусе и состоит из двух частей – неподвижного статора и подвижного ротора. Конструктивно статор и ротор представляют собой сердечник и обмотку – включается в сеть обмотка статора, поэтому она называется первичной, обмотка ротора – вторична.
Подключение в сеть 380Вт образует в обмотке статора вращающееся магнитное поле, которое «пронизывает», соединяет обмотку статора и ротора и индуцирует электродвижущую силу. Фактически, вращение магнитного поля статора вступает во взаимодействие с индуцируемым током в обмотке ротора. Совокупность взаимодействия электромагнитных сил статора и ротора создает электромагнитный момент. Крутящий вал электродвигателя с определенной частотой называется асинхронной.
Охлаждение: двигатели мощностью не более 15 кВт обдуваются снаружи. Для охлаждения устанавливается центробежный вентилятор, который прикрывается защитным кожухом. Объем охлаждения увеличивается за счет поверхности из продольных ребер.
Модели с двигателями мощности выше 15 кВт помимо обдува внешней поверхности имеют внутреннюю вентиляцию – отверстия в подшипниковых щитах, через которые проходящий воздух обдувает внутреннюю полость мотора, обмотку и сердечник. Такое охлаждение значительно эффективнее. При необходимости возможно исполнение асинхронного двигателя с системой водяного охлаждения, когда требуется большое значение выходной мощности.
В сравнении с газотурбинными двигателями аналогичной мощности асинхронный двигатель – это принципиально новое оборудование, легкое в обслуживании, оптимизированное под конкретную задачу.
В разы снижены потери мощности, тепла, возможность подключения сверхмощного оборудования напрямую в сеть без использования трансформатора и затрат, связанных с его обслуживанием – такие достоинства делают двигатели асинхронного типа востребованными для тяжелой и легкой промышленности.
Фактически это универсальный, мощный и сверхнадежный двигатель, работающий от сети переменного тока значением больше 1000 В. Среди достоинств отмечают высокую удельную мощность (выше 250 кВт), малый уровень шума, минимум эксплуатационных расходов и длительный срок эксплуатации.
На сегодняшний день это самые компактные двигатели на мировом рынке относительно своей мощности, с дополнительным покрытием корпуса из чугуна, антикоррозийной защитой.
Подбор асинхронного двигателя осуществляется в зависимости от предполагаемых эксплуатационных нагрузок. Модификации – стандартное исполнение, морское и взрывозащищенный корпус. Для чего используются устройства – привести в движение транспортировочные механизмы – перекачка нефти, воды, различных жидкостей, для компрессорного оборудования, для механизмов с нагрузочной, так называемой, «вентиляторной» характеристикой.
www.deltaprivod.ru
|
www.tvid.ru
dmliefer.ru
Мощные высоковольтные электродвигатели являются основным видом нагрузки в большинстве энергосистем.
Основные типы приводимых механизмов:
-насосы
-тягодутьевые механизмы
-дробильно-размольноеоборудование
-компрессоры
-конвейеры
Статор
Обмотка статора
Ротор
Обмотка ротора
Корпус
Система охлаждения
Коробка выводов
оболочки электродвигателяМеждународное обозначение степени защищённости оболочки электродвигателя: IPXX XX – код из двух цифр, обозначающих степень защиты
Первая цифра определяет степень защиты от проникновения внутрь оболочки: 0 – нет защиты 1 – от объектов размером более 50мм
2 – от объектов размером более 12.5мм (пальцы)
3 – 2.5мм (инструменты, провода)
4 - 1мм (провода, болты)
5 – пылезащищённая
6 – герметичная Вторая цифра указывает степень защиты от попадания воды:
0 – нет защиты
4 – защиты от брызг, падающих в любом направлении
5 – защита от водяных струй с любого направления 8 – полная водонепроницаемость при погружении на глубину более 1м
IPX – обозначение неопределённой степени защиты
В высоковольтных двигателях преимущественно применяются следующие виды охлаждения:
Открытое воздушное охлаждение (самоохлаждение)
Закрытое воздушное охлаждение (воздухо-воздушноеохлаждение)
Воздухо-водяноеохлаждение
Охлаждение сквозным | Воздухо-водяное | Воздухо-воздушное |
Воздушным потоком | охлаждение | |
|
| охлаждение |
Одной из основных деталей конструкции высоковольтного электродвигателя является пристроенный теплообменник
Статор электродвигателя собирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга и имеющих на внутренней поверхности пазы.
Наружняя поверхность статора (а также внутренняя поверхность корпуса) подвергаются механической обработке для осуществления термической посадки.
Обмотка статора закладывается в пазы, при этом образуется пазовая и лобовая части обмоток
Различают петлевую и волновую конструкцию обмоток.
Различают обмотки с мягкими и жёсткими катушками.
Катушки с мягкими секциями перед укладкой в пазы наматываются на шаблоне.
Катушки с жёсткими секциями выполняются из прямоугольного изолированного провода.
Изоляция электрических машин как правило имеет повышенный уровень нагревостойкости:
-Y(90oC) текстильные материалы, бумага, пластмассы-A(105oC) материалы класса Y с пропиткой
-E(120oC) электрокартон, стеклоткани, эпокс. компаунды-B(130oC) щипаная слюда с бумажной или тканевой осн.-F(155oC) щипаная слюда без основы, асбест, стекловол.
-H(180oC) щипаная слюда без основы, асбест, кремнийорг-С(более 180oC) слюда, стекло, керамика, кварц
Конструкция ротораКак и статор, ротор собирается из пластин электротехнической стали с пазами для обмотки.
У асинхронных двигателей различают короткозамкнутые и фазные обмотки ротора.
Короткозамкнутая обмотка выполняется по типу «беличьей клетки» - ряда медных или алюминиевых стержней круглого сечения, уложенных в пазы, по концам приваренных к медным кольцам.
Ротор может изготавливаться путём заливки пазов алюминием.
В двигателях с фазным ротором применяются всыпные или катушечные обмотки и стержневые.
Корпус электродвигателя называется также станиной.
Выполняется путём литья из чугуна, либо в виде стальной сварной конструкции.
В двигателях с воздушным охлаждением станина как правило имеет наружное оребрение.
На станине предусматриваются приливы для крепления подшипниковых щитов, а также посадочные гнёзда для коробок выводов.
Конструкция коробки выводовВысоковольтная коробка выводов
Двигатели с возможностью разнообразного крепления коробки выводов
Низковольтная коробка | Дополнительная коробка | |
выводов | ||
выводов | ||
|
studfiles.net
