Преобразователи частоты ПЧ-ТТП
1. 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.
2. 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.
3. КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТПЧ
3.1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
| Наименование параметра | ПЧ-ТТП 100- 610)к -50 |
ПЧ-ТТП 200- 6(10)к- 50 |
ПЧ-ТТП 500- 6к- 50 |
ПЧ-ТТП 800- 15, 75к- 50 |
| Напряжение питаю- щей сети, В |
6300(10500) | 6300(10500) | 6300 | 15750 |
| Частота питаю- щей сети, Гц |
50 | 50 | 50 | 50 |
| Номинальная выходная мощность, кВА |
1040(1730) | 2080(3460) | 5200 | 21800 |
| Номинальный вы- ходной ток, А |
100 | 200 | 500 | 800 |
| Номинальное вы- ходное напряжение, В |
6000(10000) | 6000(10000) | 6000 | 15750 |
| Номинальная вы- ходная частота, Гц |
50 | 50 | 50 | 50 |
| Число фаз вы- ходного напряжения |
3 | 3 | 3 | 3 |
| Коэффициент полез- ного действия, не ниже |
0,97 (0,975) | 0,97 (0,975) | 0,97 | 0,975 |
| Коэффициент мощ- ности на выходе в номи- нальном режиме, не ниже |
0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,85 |
| Диапазон изменения вы- ходной 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-кратков- ременном 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 преобразова- тель, 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-500-6к-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 | 1040 | 1040 | 1530 | 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 |
3.2.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.
3.3. 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.
3.4. 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.
3.5. 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).
3.6. 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.
Базовый комплект поставки
- Блоки силовые
- Шкаф управления
- Сглаживающий реактор
- Токоограничивающий реактор
- Эксплутационная документация
- Комплект ЗИП
