ЧАСТОТНОЕ УПРАВЛЕНИЕ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СЕРИИ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ И КОМПЛЕКТНЫХ ПРИВОДОВ

Серийное производство гиристсрных преобразователей частоты общепромышленного применения ТПЧ было начато Запорожским про­изводственным объединением «Преобразователь» в 1970 г. [45].

Серия состоит пз четырех типоразмеров преобразователей мощ­ностью 15, 40, 63 и 100 кВ-А.

Серия ТПЧ предназначена для нереверсивных приводов с корот­козамкнутыми асинхронными двигателями и обеспечивает диапазон регулирования частоты от 5 до 60 Гц при напряжении от 20 до 360 В.

Преобразователи частоты построены по двухзвенной схеме с про­межуточной цепью постоянного тока н с управляемым выпрямителем. Автономные инверторы напряжения имеют исполнения: ТПЧ-15,

ТПЧ-40 и ТПЧ-63-І с междуфазовой коммутацией и отсекающими диодами, ТПЧ-63-ІІ и ТПЧ-100 — с импульсной коммутацией. Для обеспечения нормальной коммутации использован пОдзаряд конденса­торов от дополнительного источника постоянного тока: в инверторах ТПЧ-15—от диодного выпрямителя, а в остальных ТПЧ — через ти­ристоры.

В преобразователях ТПЧ-15, ТПЧ-40 и ТПЧ-63-І выпрямители содержат понижающие трансформаторы, а преобразователи ТПЧ-63-ІІ и ТПЧ-100 — выполнены без трансформатсфов, но с токоограничиваю­щими реакторами.

Преобразователи имеют замкнутую систему регулирования напря­жения и частоты с компенсацией падения напряжения в активных сопротивлениях статора, обеспечивающей постоянство полного пото­ка статора по всему диапазону частот и выполняемой по методу, предложенному автором (§ 2.3).

Управление электроприводом обеспечивает частотный пуск до любой заданной скорости, плавное регулирование скорости, частотное и динамическое торможение с автоматическим ограничением темпа снижения частоты. Разгон двигателя осуществляется в функции ско­рости при постоянном абсолютном скольжении, что обеспечивает мак­симальное быстродействие при ограничении тока па допустимом уров­не и облегчает работу преобразователя в переходных режимах.

Управление выпрямителем осуществляется по вертикальному принципу с синусоидальиым опорным напряжением; тиристоры управ­ляются короткими сдвоенными импульсами.

Инверторы с междуфазовой коммутацией управляются от после­довательного тиристорного распределителя, состоящего из задающего генератора и пересчетного кольцевого устройства, выполняющего одно­временно1 и функции формирования управляющих импульсов. Основ­ные характеристики преобразователей частоты серии ТПЧ приве­дены в табл. 5.1. Для инверторов с импульсной коммутацией исполь­зована оригинальная схема управления на элементах «Логика», и ти­ристорно-транзисторных формирователях импульсов. Мощность, по­требляемая на управление, не превышает 100 Вт.

В схемах ТПЧ имеется защита от перегрузок по току, срывов инвертирования, внутренних и внешних коротких замыканий. Предус­мотрено также автоматическое повторное включение на случай сры­вов инвертирования.

Все преобразователи это1"! серии рассчитаны на питание от сети 380 В, 50 Гц, длительный режим работы при температуре окружаю­щей среды от - j-І до -~40°С, нормальном атмосферном давлении, при относительной влажности пе более 80% (при -| 20°С). Воздушная среда не агрессивная.

Основное применение электроприводы с преобразователями типа ТПЧ нашли в металлургической, химической и текстильной отраслях промышленности.

Новая серия преобразователей частоты ЭКТ для комплектных электроприводов разработана на основе автономных инверторов на­пряжения '[46]. Ее главное отличие от серий ТПЧ заключается в том, что система управления, защиты и сигнализации выполнена не на дискретных элементах, а иа микросхемах серий К133 и К140, что позволило не только почти вдвое уменьшить габариты преобразовате­ля, но и существенно улучшить их технические характеристики и по-' высить степень унификации.

Преобразователи частоты ЭКТ содержат выпрямитель, автоном­ный инвертор с пофазной коммутацией, согласующий трансформатсф (для выходных напряжений 220 В), токоограничивающие резисторы, систему управления, сигнализации и защиты. Защита вентилей обес­печивается автоматическими выключателями в сочетании с быстро­действующей защитой, основанной на переводе выпрямителя в инвер­торный режим.

В преобразователе использованы тиристоры серий ТБ, ТД и Т. Время выключения основных тиристоров инвертора не превышает 50 мкс. Коммутация осуществляется специальными конденсаторами с удельными характеристиками 10—15 мкФ/дм3.

Преобразователи серии ЭКТ имеют следующие основные парі - метры: номинальное напряжение питания 380 В, номинальные вы­ходные нанряження 220, 380 В; токи 20, 32(40), 63, 100, 160, 250 А. Диапазоны регулирования частоты: 50—70 и 15—200(250) Гц, точ­ность стабилизации частоты +0,5%; охлаждение принудительное от

встроенного вентилятора (преобразователи на 10 и 20 кВ-А имеют естественное охлаждение); климатические условия: влажность не бо­лее 80% при 20°С на высоте над уровнем моря не более 1000 м. Перегрузка по току 1,5 для исполнений на 250 Гц и 2,0 для остальных исполнений. Регуляторы дсмускают работу с внутренней обратной связью по напряжению или ЭДС двигателя.

Торможение рекуперативное или частотное с поглощением энер­гии на внутренних элементах схемы.

Конструкция преобразователя выполнена в шкафах каркасного типа с двухсторонним доступом для обслуживания. Силовая часть и аппаратура управления оформлены в виде виешиих легко заме­няемых блоков с контрольными гнездами и мнемоническими схемами на лицевых панелях. Габариты преобразователей ЭКТ приведены в табл. 5.2.

Преобразователи частоты ЭКТ комплектуются в однс-двцгатель - ные приводы с двигателями 4А, ВАО и другими, а в многодвнгатель - ные — с двигателями типов АР, СРД. Максимальная частота 250 Гц для двигателей СРД, 70 Гц для двигателей АР и 60 Гц для двига­телей 4А и ВАО. Коэффициент мощности 0,15- 0,9 для двигателей ЛР и СРД и 0,7—0,95 для двигателей 4А, ВАО.

Преобразователи ЭКТ могут быть использованы также для пи­тания синхронно-реактивных двигателей мощностью до 100 кВ-А.

Для установок мощностью 100—500 кВ-А разработана серия комплектных тиристорных электроприводов с автономными пнвертэ - рами напряжения Г1ЧИ-К T47J

В комплект привода ІІЧИ-К входят: щит с преобразователем, ко­роткозамкнутые двигатели специальной модификации, предназначен­ной для частотного управления, и трансформаторы типов ТСЗП-160/07, 380В-3108 для ПЧИ-К-12 и ТСЗП-250/07, 380В-3100 для ПЧИ-К-22.

Согласно техническим условиям комплектные электроприводы из­готовляются в разных вариантах, в частности: однодвигательные и многодвигательные, с регуляторами частоты и с регуляторами ча­стоты вращения, с управлением от потенциометра н с‘г сельсинного комапдоаппарата, от внешнего источника питания и от источника ГСП с током 0 —5 мА.

Питание серии ПЧИ-К от сети 380 В, 50 или 60 Гц с изолированной или заземленной нейтралью. Искажения напряжения сети не должны превышать 10% амплитуды при длительности не более 10°.

Выходные номинальные данные серий ПЧИ-К приведены в табл. 5.3.

Номинальная выходная частота 50 Гц для всех серий, диапазон регулирования частоты от 2 до 70 Гц. Выходное напряжение поддер­живается с точностью +2,5% по амплитуде и +1% по часто'ге от номинальных значений.

Допустимая перегрузка по току зависит от длительности пере­грузки:

Перегрузка 1,1 1,25 1,5 2

Длительность 20 мин 10 мин 1 мин 10 с

Максимальный момент двигателя определяется допустимой крат­ностью перегрузки по току 2/н в течение 10 с. Работа с перегрузкой выше 2/„ недопустима. КПД преобразователя частоты ПЧИ-К в но­минальном режиме не ниже 0,92, а коэффициент мощности — не ниже 0,9. Коэффициент мощности нагрузки при номинальном токе может

меняться от 0,15 дс? 0,9. Серия обеспечивает длительную работу при изменении момента от нуля до поминального.

Регулирование ниже номинальной частоты осуществляется в ре­жиме постоянного момента, а выше номинальной — в диапазоне от 1 до 1,4—в режиме постоянной мощности. При частоте выше номи­нальной напряжение поддерживается постоянным.

Стабилизация угловой скорости выполняется в двух вариантах. В комплектах с регулятором частоты стабильность частоты вращения вала двигателя определяется механической характеристикой двига­теля. Закон регулирования напряжения в зависимости от частоты близок к пропорциональному с форсированием напряжения в области низких частот подобно закону //^-компенсации. Напряжение по всему диапазону регулирования поддерживается на заданном уровне посто­янным, независимо от нагрузки и колебаний напряжения сети, с точ­ностью +2,5% номинального значения.

Частотное торможение осуществляется с рекуперацией энергии в сеть. Время изменения частоты от минимальной до номинальной от 1 до 12 с.

В варианте с регулятором угловой скорости двигателя, привод обеспечивает диапазон регулирования 15:1, стабильность скорости не хуже 0,2% от номинальной в установившемся режиме и при из­менении момента нагрузки от 0 до номинального, при условия ис­пользования прецизионного тахогенератора.

Преобразователи имеют защиту от внешних и внутренних корот­ких замыканий, перегрузки, перенапряжений на тиристорах, исчез­новения охлаждающего воздуха. Они предназначены для работы в закрытых помещениях при климатических условиях, соответствую­щих ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 14150-69 в нормальной неагрессивной среде. Преобразователь комплекта имеет блочную конструкцию и со­стоит из шкафа управления и силовых блокелз (щитов) мощностью по 125 кВ-А каждый.

Щит оснащен световой сигнализацией, блокировками и измери­тельными приборами входного и выходного напряжений, выходного тока и частоты.