МБУВ
микропроцессорный контроллер возбудителя
синхронного двигателя
МБУВ - микропроцессорный блок управления тиристорным возбудительным устройством, применяется в качестве основной системы управления для серийного производства тиристорных возбудительных устройств синхронных двигателей, а также для модернизации устаревших возбудителей для замены аналоговой системы управления. МБУВ пригоден для модернизации всех видов тиристорных возбудителей, когда либо выпускавшихся нашей промышленностью: ВТЕ, ВТЦ, ТЕ, ТВУ, ТВ, ТЭП, СПВУ. МБУВ существенно расширяет функциональные возможности возбудителя. Программируемая основа позволяет улучшать функциональность устройства при появлении новых версий программного обеспечения, и оперативно вносить изменения, учитывающие специфику Вашего производства. Применение МБУВ продляет ресурс и повышает бесперебойность работы привода, снижает эксплуатационные расходы. Возможности МБУВ наращиваются платами расширения, которые в основном устанавливаются внутри МБУВ в специализированные разъёмы, некоторые функции реализуются специально разработанными внешними устройствами. Так, Вы можете выбрать сетевую карту с интересующим Вас интерфейсом и протоколом для интеграции в АСУ ТП, организовать согласованную работу возбудителя с различными системами плавного пуска. В случае не запланированного отключения двигателя возможно узнать причину из журнал событий, который сохранит не только время и причину события, но и покажет осциллограмму всех параметров до и после события, там же хранится статистическая информация. Назначение MБУВ предназначен для управления тиристорным возбудительным устройством синхронного двигателя и обеспечивает питание обмотки возбуждения синхронного двигателя автоматически регулируемым выпрямленным током при прямом, реакторном пуске, синхронной работе и других режимах. Блок позволяет управлять мостовыми и нулевыми схемами выпрямления, в том числе и с параллельным включением тиристоров (1,2,4 тиристора на фазу). Структурная схема МБУВ на Рис.1.
В случае модернизации, МБУВ устанавливается в существующий шкаф тиристорного возбудительного устройства типа ТЕ8, ТВУ-…, ВТЕ-…, ТВ-… и т.д. в замен аналоговой схемы управления, силовая часть схемы возбуждения, щитовые приборы, внешние клеммники остаются без изменения, либо, при необходимости, заменяются новыми.
Выполняемые функции
- Автоматическая подача возбуждения при прямом, реакторном или частотном (совместная работа с высоковольтным преобразователем частоты) пуске синхронного двигателя в функции частоты и фазы э.д.с скольжения в обмотке возбуждения с учётом нагрузки на привод;
- Функция энергосбережения (по cosφ) для приводов со спокойной нагрузкой;
- Возможность бесконтактного определения пуска/отключения двигателя;
- ПИ-регулятор для стабилизации выбранного параметра (тока возбуждения, cosφ);
- Сохранение работоспособности двигателя при кратковременном исчезновении питания, как двигателя, так и питания собственных нужд ТВУ (например, при срабатывании АВР)
- Непрерывный автоматический контроль изоляции ротора;
- Форсирование возбуждения для уверенного втягивания двигателя в синхронизм при пуске;
- Форсирование возбуждения для удержания двигателя в синхронизме при снижении напряжения статора. При отсутствии или ненормально низком напряжения статора форсировка не происходит;
- Автоматическое снижение тока возбуждения до заданного значения при перегрузе по току ротора (например, форсировка при длительной просадке напряжения статора). Момент срабатывания защиты по перегрузу определяется тепловой моделью ротора по зависимости i²t;
- Ограничение максимального и минимального тока возбуждения;
- Быстрое гашение поля ротора путем инвертирования при отключении двигателя;
- Блокирование импульсов управления тиристорами в аварийных ситуациях, при этом, для отключения двигателя, включается реле аварийной сигнализации;
- Журнал событий и сбор статистики:
- Запись осциллограммы аварийных событий в энергонезависимой памяти с привязкой к реальному времени. (Вы всегда будете знать причину и время отключения!);
- Сбор и запись в энергонезависимой памяти статистической информации о количестве включений и отключений двигателя, количество аварийных отключений с разбивкой по каждому типу аварии, учёт времени работы двигателя и контроллера.
- Режим опробования (опробование с панели ТВУ - проверяется датчик скольжения и уставка рабочего тока, дистанционное опробование (по сети - проверяется датчик скольжения);
- Режим наладки (в основном используется при вводе возбудителя в эксплуатацию, в данном режиме, с помощью кнопок регулирования тока, можно изменять угол управления тиристорным преобразователем, максимально токовая защита при этом функционирует);
- Cвязь со схемой управления выключателями посредством статусных реле:
- Модуль индикация отображает режимы работы, подробных причин аварий/предупреждений и состояния реле, в качестве опции предлагается сенсорный цветной ЖК дисплей;
- Дополнительные дискретные входы могут быть запрограммированы на выполнение функций, требуемых заказчику, имеется два свободных входа;
- Для модернизации возбудителей с двумя группами тиристоров (отдельно для возбуждения, и отдельно для динамического торможения, в МБУВ реализована функция раздельного управление группами тиристоров, при этом используются две платы усилителей импульсов. Для возбудителей ВТЕ-11ЦЭ, эта функция используется для коммутации рабочей и форсировочной групп вентилей для обеспечения экономичного режима работы по ротору, и резервирования по силовой части.
- Встроенный USB-B интерфейс для наладки с помощью программы Ajuster
- Интеграция в АСУ ТП: телеметрия и телеуправление по сети RS485 или Ethernet по протоколам MODBUS RTU/ASCII или MODBUS ТCP/IP, при этом для контроля доступны все параметры системы. Доступны сетевые платы:
№ |
Сетевая платы |
Характеристики |
Установка |
1 |
МБУВ_RS232 |
Modbus RTU, RS232 1200...115200 Бит/сек, изоляция 3кВ |
Внутри МБВ |
2 |
МБУВ_RS485 |
Modbus RTU, RS232 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ |
Внутри МБВ |
3 |
МБУВ_.2xRS485.1xRS232 |
Modbus RTU, 1шт. RS232 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ 1шт. RS485 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ 1шт. RS485 115200 Бит/сек изоляция 3кВ |
Внутри МБВ |
4 |
МБУВ_E100/10T.2xRS485 |
Modbus RTU, 1шт. RS485 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ 1шт. RS485 115200 Бит/сек изоляция 3кВ Modbus TCP/IP 1шт. Ethernet 100/10 МБит/сек изоляция 1,5кВ |
Внутри МБВ |
5 |
МБУВ_1xRS485.1xPBDP |
Modbus RTU, 1шт. RS485 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ Profibus DP 1шт. RS485 0,5...12 МБит/сек изоляция 3кВ |
Внутри МБВ |
6 |
ASM_4xRS485.6RO.6DI |
Modbus RTU 4шт. RS485 1200...115200 Бит/сек изоляция 3кВ 6шт. дискретные выходы 100мА =24В 6шт. дискретные входы =24В |
Внешняя DIN-рейка |
Виды защит
- от внутренних и внешних коротких замыканий в цепях тиристорного преобразователя;
- от длительного асинхронного хода двигателя;
- от пропадания тока возбуждения;
- от пробоя изоляции ротора на землю;
- от недопустимых перегрузок по возбуждению (действие тепловой модели ротора I²t);
- от ложной подачи возбуждения на выключенный двигатель при неисправности блок контактов выключателей;
- от неисправности блок-контактов выключателей;
- от частых пусков двигателя;
- низкого напряжения статора;
- смена направления мощности;
- предупреждении о необходимости провести профилактику двигателя
Рис. 1. Структура контроллера МБУВ
Пуск синхронного двигателя
Возбудители с системой управления МБУВ позволяют осуществлять прямой и реакторный пуск синхронных двигателей в функции частоты скольжения и тока статора, а так же полностью готовы к работе в составе современных высоковольтных систем плавного пуска и регулирования скорости вращения различных типов, для чего разработаны платы сопряжения, которые устанавливаются в МБУВ в соответствующий разъём |
- |
|
Рис. 2a. Реакторный пуск синхронного двигателя 10МВт
|
- |
|
Рис. 2b. Плавный пуск синхронного двигателя 4МВт от ПЧВС |
- |
Для взаимодействия возбудителей с устройствами плавного пуска и регулирования скорости вращения, разработаны и применяются следующие интерфейсные платы: |
# |
Интерфейсная плата |
Описание |
Тип устройства |
1 |
МБУВ_1ДВ24 |
1шт. дискретный вход =24В |
УБПВД-С |
2 |
МБУВ_0075Ш24.1ДВ24.75мВ |
1шт. дискретный вход =24В 1шт. широтноимпульсный вход 75Гц 1шт. дополнительный аналоговый вход 75мВ |
ПЧВС |
3 |
МБУВ_1500Ш24.2ДВ24.75мВ |
2шт. дискретный вход =24В 1шт. широтноимпульсный вход 1500Гц 1шт. дополнительный аналоговый вход 75мВ |
ПЧ-ТТП |
4 |
МБУВ_4AIN |
4шт. программируемых (по техническому заданию) аналоговых входа до =24В |
любой |
|
Задание от частотного преобразователя может передаваться по цифровому каналу, через многоканальные сетевые карты
|
- |
Энергосбережение. Срок службы возбудителя более 20 лет, поэтому особое внимание уделено энергосбережению. МБУВ экономит электроэнергию потребляемую статором и ротором двигателя. По статору экономия достигается действием автоматического регулятора возбуждения. По ротору, экономия достигается конструкцией согласующего трансформатора и силовой части (ВТЕ-11ЦЭ, КРТВ.2хБТххх.ТСЗВ) Основным является режим стабилизации cosφ = 1, регулятор работает так, что в зависимости от нагрузки, автоматически устанавливается такой ток возбуждения, что точка В перемещается вдоль линии cosφ=1, при этом двигателем потребляется минимальная активная мощность (P=min), реактивная мощность равна нулю (Q=0). Средствами МБУВ возможно организовать систему компенсации реактивной мощности нагрузки, при этом двигатели, включенные в систему, будут компенсировать реактивную мощность в соответствии со своими возможностями. МБУВ обеспечит работу двигателей в безопасной зоне ограниченной, по минимальному току возбуждения, границей устойчивости cosφ=1, и по перегрузке, допустимыми токами ротора и статора.
|
|
Подключение возбудителей в систему групповой компенсации реактивной мощности
|
Диапазон работы автоматического регулятора возбуждения при групповой компенсации реактивной мощности нагрузки |
Журнал событий |
В энергонезависимую память производится запись процессов пуска/отключения двигателя , включений/отключений контроллера, и статистической информации. Каждое событие сопровождается 16 секундной осциллограммой до/после события с привязкой к реальному времени. Емкость буфера событий – 31 информационных блоков.
Всегда известны:
- Причина и время отключения двигателя (записывается осциллограмма 8 сек до отключения и 8 сек после отключения).
- Время включения двигателя (записывается осциллограмма пуска).
- Отключение питания системы управления: известно время отключения питания и 16 сек. осциллограмма процесса перед отключением (упрощается разбор ситуаций связанных с несанкционированным отключением питания МБУВ).
- Включение питания системы управления: известно время подачи питания и 16 сек. осциллограмма процессов происходивших от момента включения.
|
- |
Статистика |
Отдельно хранится сегмент статистической информации. В «Статистике» запоминаются:
- Суммарное время работы двигателя в часах (этот счётчик можно обнулить при вводе оборудования в эксплуатацию)
- Время оставшееся до профилактики двигателя (когда это время истекает, включается предупреждение)
- Суммарное время работы МБУВ (не сбрасывается)
- Количество включений двигателя, количество аварийных выключений двигателя, с распределением по причинам отключения. Общее количество аварийных отключений принимается за 100%, линейные диаграммы, напротив каждой причины аварии дают возможность оценить частоту отказов и принять меры избирательно.
|
- |
Журнал событий и статистическую информацию, можно загрузить на ПК с помощью программы Ajuster и сохранить его отчёттом в формате Excel. Формы отчётов хранятся в виде Excel-шаблонов, Вы легко сможете привести их в соответствие с корпоративным стилем, принятым в Вашей организации.
|
|
Окно просмотра журнала событий и статистики
в ПО Ajuster
|
Отчёт статистической информации в Excel-формате |
|
Дополнительные сервисные функции
- Режим прогрева обмоток заданным током во время простоя двигателя.
- Ключ параметров (КП) - плата энергонезависимой памяти, используется для хранения копии уставок параметров. При оперативной замене рабочего блока управления на резервный, КП переставляется в резервный блок. При включении питания, параметры рабочего блока из КП копируются в резервный блок. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительной настройке резервного блока. КП можно хранить отдельно от системы управления, подключая их только на время наладки (для синхронизации данных в КП и блоке управления).
- Режим наладки (в основном используется для определение правильного чередования фаз при вводе возбудителя в эксплуатацию, в данном режиме, с помощью кнопок регулирования тока, можно изменять угол управления тиристорным преобразователем, максимально токовая защита при этом функционирует);
Технические характеристики
Габариты: |
234 х 174 х 141мм |
(ширина х высота х глубина) |
Масса: |
2,9 |
[кг] |
Напряжение питания: |
- |
- |
переменное напряжение: |
100 – 380 |
[В] |
постоянное напряжение: |
140 – 250 |
[В] |
Потребляемая мощность: |
15 |
[Вт] |
Рабочий диапазон температур: |
-40...+85 |
[ºС] |