Минерально-сырьевая промышленность – одна из важнейших и наиболее быстро развивающихся отраслей промышленности РФ, однако, большое количество месторождений страны находится в районах со сложными условиями их разработки и эксплуатации. В большинстве случаев такие районы расположены сравнительно далеко от промышленных линий электропередач, поэтому к буровым установкам, разрабатывающим скважины в указанных условиях, предъявляются повышенные требования к автономности и энергоэффективности.
Современный электропривод (ЭП) буровых установок, как правило, пред ставляет собой многодвигательную электромеханическую систему, которая должна быть полностью регулируемой. Характерными особенностями таких ЭП являются: большая энерговооруженность; обеспечение главных технологических операций; высокая степень автоматизации; высокие требования к надежности; высокий потенциал в энергосбережении; высокие требования к массогабаритным характеристикам [3].
Основой многодвигательных ЭП главных механизмов буровых установок являются бесконтактные электродвигатели, как правило, асинхронные (АД). Широкое распространение АД получили благодаря простой конструкции, высокой надежности, низкой стоимости и возможности обеспечить регулирование частоты вращения в переходных и установившихся режимах с помощью простых технических средств.
При разработке многодвигательных ЭП перед коллективом разработчиков стоит важная задача выбора структуры преобразователя частоты (ПЧ). Именно от решения этой задачи зависит возможность обеспечения высокого уровня энергосбережения и совместимости электромеханической системы, ее надежности.
Рассмотрим различные способы построения структуры ПЧ многодвигательного ЭП, их недостатки и преимущества.
Большинство компаний-производителей приводной техники строят ПЧ по двухзвенной схеме. В состав такого ПЧ входят: диодный выпрямитель и автономный инвертор.
Рассмотрим возможность управления группой АД буровой установки с использованием общего ПЧ, структурная схема такого ЭП представлена на рис. 1. На рис. 1 приняты следующие обозначения: СЭС – сеть электроснабжения; Т – трансформатор; ДВ – диодный выпрямитель; ЗПН звено постоянного напряжения; ТУ – тормозное устройство; АИ – автономный инвертор; ДР – дроссель; АД Н – асинхронный двигатель бурового насоса; АД Р – асинхронный двигатель бурового ротора; АД Л - асинхронный двигатель буровой лебедки.