Преобразователи для электропривода |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ СЕРИИ ПЧ-ТТП ДЛЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА КЛАССА НАПРЯЖЕНИЯ 6 КВ, 10 КВ, 15,75 КВ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
- Один тиристорный преобразователь частоты (далее ТПЧ) может быть использован для поочередного или группового пуска нескольких электроприводных агрегатов с синхронными двигателями;
- Пуск двигателя осуществляется плавно, с токами меньше номинального значения, что не приводит к перегреву поверхности ротора, ударным механическим воздействиям на обмотки статора и, как следствие, обеспечивает значительное увеличение ресурса двигателя;
- Нет никаких ограничений по количеству частотных пусков электроприводного агрегата с синхронным двигателем от ТПЧ; экспериментально подтверждена возможность 15 пусков в течение одного часа серийных двигателей Лысьвенского завода и более 2000 пусков в течение одного года без какого либо ремонта ротора или статора;
- Остановка электроприводного агрегата за счет рекуперативного электрического торможения обеспечивает возврат электроэнергии в питающую сеть;
Реализация с помощью ТПЧ режима стационарной точной синхронизации электроприводного агрегата с питающей сетью гарантирует надежное переключение двигателя в сеть без бросков тока и механических ударов; - Применение ТПЧ позволяет снизить требования к высоковольтной линии, питающей предприятие, поскольку при пуске очередного электроприводного агрегата не происходит просадки напряжения в линии (пусковой ток в 5-10 раз меньше по сравнению с реакторным пуском);
- Мощность ТПЧ, используемого для пуска разгруженного двигателя, составляет (20-30)% от номинальной мощности электроприводного агрегата, что предопределяет высокие технико-экономические показатели пускового ТПЧ;
- Эффективность использования ТПЧ в составе частотно-регулируемого электропривода с синхронными двигателями определяется как вышеперечисленными обстоятельствами, так и значительной экономией электроэнергии и расширением технологических возможностей, особенно в тех случаях, когда требуется значительный диапазон регулирования частоты вращения электроприводного агрегата.
СОСТАВ И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИВОДА ТПЧ
Принцип действия преобразователя заключается в преобразовании переменного трехфазного напряжения промышленной частоты в переменное напряжение с регулируемой выходной частотой. Функционально силовая схема преобразователя частоты представляет собой тиристорный преобразователь с явно выраженным звеном постоянного тока и инвертором тока, ведомым нагрузкой — синхронной машиной (СМ). Конструктивно преобразователь включает следующие составные части:
- Токоограничивающий реактор — 1 шт.
- Блок силовой — 2 шт.
- Реактор сглаживающий — 1 шт.
- Шкаф управления — 1 шт.
Напряжение сети промышленной частоты подается на токоограничивающий трехфазный реактор, выполненный в виде единой конструкции и предназначенный для ограничения тока преобразователя в аварийных режимах, а также для уменьшения влияния ТПЧ на сеть. Со стороны СМ ограничение токов коротких замыканий в преобразователе осуществляется за счет реактансов синхронной машины.
Шкафы ввода питания служат для измерения входных и выходных параметров преобразователя, защиты преобразователя и СМ от коммутационных перенапряжений (между фазами и относительно земли). В шкафах размещены трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и защитные RС- цепи.
Шкафы тиристорные служат для размещения сетевого управляемого выпрямителя и выходного инвертора тока. Частота выходного напряжения инвертора определяется его системой импульсно-фазового управления (СИФУ), а коммутация тиристорных вентилей инвертора осуществляется под действием ЭДС синхронной машины (в диапазоне 3-60 Гц).
Реактор сглаживающий, установленный между выпрямителем и инвертором, выполняет функции звена постоянного тока и обеспечивает сглаживание пульсаций тока на выходе выпрямителя. Конструктивно включает две симметричные обмотки L1 и L2. Для ограничения уровней межфазных коммутационных перенапряжений в выпрямителе и инверторе и коммутационных перенапряжений относительно земли на обмотках СМ предусмотрена установка демпфирующих RС — цепей на выходе преобразователя, а также параллельно обмоткам сглаживающего реакторам.
Шкаф управления служит для размещения средств управления, измерения, сигнализации и защиты.
КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТПЧ
Структура условного обозначения преобразователя:
- ПЧ-ТТП-ХХХ-Хк-50-УХЛ4
- ПЧ — преобразователь частоты
- Т — род тока питающей сети: трехфазный
- Т — род тока на выходе: трехфазный
- П — способ охлаждения: принудительное воздушное
- ХХХ — номинальный выходной ток (фазный), А
- Хк — номинальное выходное напржение (линейное), кВ
- 50 — номинальная частота выходного напряжения, Гц
- УХЛ4 — вид климатического исполнения и категория размещения по ГОСТ15150
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
| Наименование параметра | ПЧ-ТТП-100-6(10)к-50 | ПЧ-ТТП-200-6(10)к-50 | ПЧ-ТТП-500-6(10)к-50 | ПЧ-ТТП-800-15,75к-50 |
|---|---|---|---|---|
| Напряжение питающей сети, В | 6300(10500) | 6300(10500) | 6300 | 15750 |
| Частота питающей сети, Гц | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Номинальная выходная мощность, кВА | 1040(1730) | 2080(3460) | 5200(8660) | 21800 |
| Номинальный выходной ток, А | 100 | 200 | 500 | 800 |
| Номинальное выходное напряжение, В | 6000(10000) | 6000(10000) | 6000(10000) | 15750 |
| Номинальная выходная частота, Гц | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Число фаз выходного напряжения | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Коэффициент полезного действия, не ниже | 0,97(0,975) | 0,97(0,975) | 0,97 | 0,975 |
| Коэффициент мощности на выходе в номинальном режиме, не ниже | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,85 |
| Диапазон изменения выходной частоты, Гц | 0-50 | 0-50 | 0-50 | 0-50 |
| Диапазон регулирования выходной частоты, Гц | 3-50 | 3-50 | 3-50 | 3-50 |
| Перегрузки по току, А | ||||
| в течение 5 мин 1,25 I н | 120 | 240 | 600 | 960 |
| в течение 60 сек. 1,5 I н | 150 | 300 | 750 | 1200 |
| Максимальный выходной ток при работе в качестве пускового устройства в повторно-кратковременном режиме (из холодного состояния) | 200 | 400 | 1000 | 1500 |
| Диапазон рабочих температур, ° C | +1 — +35 | +1 — +35 | +1 — +35 | +1 — +35 |
Габаритные размеры и масса составных частей преобразователей частоты
| Составные части преобразователя | Длина, мм | Глубина, мм | Высота, мм | Масса, кг | Кол-во на преобразователь, шт. |
|---|---|---|---|---|---|
| ПЧ-ТТП-100-6(10)к-50 УХЛ4 | |||||
| Шкаф тиристорный | 1500 | 600 | 2200 | 980 | 2 |
| Шкаф выхода(ввода) | 900 | 600 | 2200 | 570 | 2 |
| Шкаф управления | 600 | 700 | 2200 | 250 | 1 |
| Реактор токоограничивающий | 710 | 710 | 1155 | 230 | 1 |
| Реактор сглаживающий | 935 | 755 | 1260 | 1207 | 1 |
| ПЧ-ТТП-200-6(10)к-50 УХЛ4 | |||||
| Шкаф тиристорный | 1500 | 600 | 2200 | 980 | 2 |
| Шкаф выхода(ввода) | 900 | 600 | 2200 | 570 | 2 |
| Шкаф управления | 600 | 700 | 2200 | 250 | 1 |
| Реактор токоограничивающий | 830 | 830 | 1465 | 615 | 1 |
| Реактор сглаживающий | 1240 | 1100 | 1520 | 2970 | 1 |
| ПЧ-ТТП-500-6(10)к-50 УХЛ4 | |||||
| Шкаф тиристорный | 900 | 600 | 2200 | 500 | 6 |
| Шкаф выхода(ввода) | 900 | 600 | 2200 | 570 | 2 |
| Шкаф управления | 600 | 700 | 2200 | 250 | 1 |
| Реактор токоограничивающий | 1000 | 1000 | 1415 | 904 | 1 |
| Реактор сглаживающий | 1240 | 1050 | 1520 | 3300 | 1 |
| ПЧ-ТТП-800-15,75к-50 УХЛ4 | |||||
| Шкаф тиристорный | 1200 | 1200 | 2200 | 910 | 6 |
| Шкаф выхода(ввода) | 1200 | 1200 | 2200 | 470 | 2 |
| Шкаф резисторов и конденсаторов | 1200 | 1200 | 2200 | 645 | 2 |
| Шкаф демпфирования | 1200 | 1200 | 2200 | 400 | 1 |
| Шкаф управления | 800 | 800 | 2200 | 350 | 1 |
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ОСУЩЕСТВЛЯЕТ:
- Частотный пуск синхронной машины (СМ) с токами меньше номинального значения в заданном направлении вращения в условиях синхронизма частоты вращения СМ с напряжением на СМ без датчика положения ротора на валу (до частоты вращения равной 2,5-3 Гц).
- Плавное регулирование частоты вращения СМ в диапазоне 3-50 Гц, или автоматический разгон СМ до синхронной с сетью частоты вращения с постоянным темпом, задаваемым оператором, или максимально возможным темпом, определяемым номинальным током преобразователя.
- Стационарный режим точной синхронизации частоты и фазы напряжения на СМ с частотой и фазой напряжения сети, на питание от которой необходимо переключить СМ.
- Бестолчковое переключение СМ на питание от сети из стационарного режима точной синхронизации, независимо от характера и величины нагрузки.
Рекуперативное торможение СМ с любой частоты вращения с заданным темпом, в том числе и торможение из режима питания от сети (с автоматическим отключением от сети), до полной остановки СМ, исключающей вращение СМ в зоне низких частот (менее 0,02 Гц). - Автоматическое переключение СМ, питающейся от промышленной сети, на преобразователь для регулирования частоты вращения СМ в диапазоне 50-3 Гц.
Формирование команды на включение и отключение системы возбуждения СМ, а для частотно-регулируемых электроприводов (в том числе и при групповом регулировании частоты вращения нескольких электроприводных агрегатов с синхронными двигателями) — регулирование тока возбуждения СМ.
СИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОБЕСПЕЧИВАЮТ ЗАЩИТУ:
- При снижении напряжения питания собственных нужд ниже 0,8 Uном;
- При снижении напряжения питающей сети на входе преобразователя ниже 0,8 Uном;
- При повышении напряжения на выходе преобразователя выше 1,1 Uном;
- При появлении перенапряжений относительно «земли» на входе преобразователя выше допустимого уровня (1,2 Umnном);
- При появлении перенапряжений на выходе преобразователя относительно «земли» выше амплитуды линейного напряжения (1,2 Umnном);
- При повышении тока выше 2 Iном, или по интегральной токовой защите I2t;
- При опрокидывании инвертора (дифференциальная токовая защита);
- При открывании дверей шкафов;
- При пробое более одного тиристора в силовом блоке;
- При появлении сигнала на отключение из схем защиты и управления синхронной машины.
Защита преобразователя осуществляется мгновенным изменением угла управления выпрямителем в сторону максимального значения («Инвертирование») с последующим снятием импульсов управления и подачей команды на включение короткозамыкателей; этим образуется цепь для протекания тока звена постоянного тока при отключенных выключателях.
СИГНАЛИЗАЦИЯ И ИНДИКАЦИЯ
Преобразователь имеет систему аварийной и предупредительной сигнализации по перечисленным видам защит с выходом суммарных сигналов в общую систему сигнализации преобразователя, а также индикацию:
- О пробое одного тиристора в блоках ПЧ;
- О наличии напряжения питающей сети;
- О включенном и отключенном состоянии преобразователя.
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Климатическое исполнение УХЛ, категория размещения 4 по ГОСТ 15150 (температура окружающей среды от плюс 1°С до плюс 35°С, верхнее значение относительной влажности воздуха 80% при температуре окружающей среды плюс 25°С без конденсации влаги).
РЕСУРС
- Средняя наработка на отказ не менее 10 000 ч.
- Девяностопроцентный ресурс не менее 20 000 ч.
- Средний срок службы не менее 10 лет.
- Среднее время восстановления работоспособности с использованием одиночного комплекта ЗИП не более 1 часа.
Питание силовых цепей преобразователя осуществляется от трехфазной сети соответствующего напряжения непосредственно или через разделительный трансформатор. Питание цепей управления и защиты осуществляется от сети 380 В, 50 Гц. Охлаждение преобразователя воздушное принудительное. Рабочее положение преобразователя — вертикальное. Допускается отклонение от рабочего положения не более 5° в любую сторону.
КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ
- Блоки силовые
- Шкаф управления
- Сглаживающий реактор
- Токоограничивающий реактор
- Эксплутационная документация
- Комплект ЗИП