Прямые тиристорные преобразователи частоты

Преобразователи частоты и регуляторы переменного тока.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) предназначен для плавного пуска и непрерывного регулирования частоты вращения синхронного электродвигателя, обеспечивающего привод таких агрегатов, как компрессор, вентилятор (дымосос), насос, шаровая мельница и т.п.
При этом двигатель должен иметь щеточное возбуждение от статического тиристорного возбудителя.

1.2. Тиристорный преобразователь позволяет:
-осуществлять плавный частотный пуск ненагруженного или нагруженного двигателя с ограничением пускового тока до уровня, не превышающего номинального значения;
-вести плавное регулирование частоты вращения двигателя в диапазоне 10…105% от номинального значения либо по внешнему заданию, либо по сигналу от собственного регулятора, обеспечивающего поддержание регулируемого параметра (давления, расхода, момента) в соответствии с уставкой;
-ограничивать работу приводного механизма по скорости, моменту, мощности и т.д.;

1.3. Экономическая эффективность от использования ТПЧ определяется:
экономией электроэнергии, тепла, пара за счет оптимизации работы электродвигателя и приводного агрегата в соответствии с графиком нагрузки;
повышением срока службы двигателя и приводного агрегата и снижением эксплуатационных затрат на их ремонт и обслуживание за счет ликвидации ударных воздействий при прямых пусках;
снижением затрат на ремонт трубопроводов за счет стабилизации давления в магистрали. (См. пример расчета экономической эффективности применения преобразователей частоты)
1.4. Оборудование тиристорного преобразователя частоты предназначено для установки в закрытом отапливаемом помещении и соответствует климатическому исполнению УХЛ категории размещения 4.2 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

2. СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В зависимости от технологического цикла и графика нагрузки может требоваться разный диапазон изменения скорости вращения регулируемого двигателя, поэтому ТПЧ моетт быть выполнен по 6-ти или 12-ти пульсной схеме тиристорный выпрямитель - тиристорный инвертор со звеном постоянного тока.
6-пульсный тиристорный преобразователь (схема на рис. 1):
При работе ТПЧ, 6-пульсный тиристорный инвертор создает в обмотке статора ток с большим содержанием высших гармоник, что вызывает дополнительный нагрев обмоток двигателя и требует ограничения его мощности. Поэтому применение схемы ТПЧ с 6-пульсным тиристорным инвертором возможно в следующих случаях:
1. Максимальная мощность на валу двигателя в длительном режиме не превышает 80% от номинала.
2. При необходимости использовать двигатель на 100% мощности возможно построение 2-х ступенчатой схемы регулирования:
I-ступень: плавное регулирование частоты вращения двигателя в диапазоне 10…80% от номинала.
II-ступень: переключение на питающую сеть – 100% номинальной мощности, с возможностью последующего обратного перехода в режим плавного регулирования.
3. Для специальных вентильных двигателей, допускающих загрузку обмоток статора высшими гармониками, эта схема обеспечивает их использование на 100% мощности.
4. Для пуска мощных ненагруженных синхронных машин, например обратимых двигателей-генераторов гидроаккумулирующих станций (ГАЭС) или генераторов газотурбинных установок (ГТУ). В некоторых случаях –тиристорный преобразователь частоты является единственно возможным техническим решением для осуществления пуска и прокрутки мощных электродвигателей.

Рис.1. Однолинейная схема ТПЧ-6п

12-пульсный тиристорный преобразователь (схема на рис.2):
При необходимости обеспечения длительной работы и плавного регулирования частоты вращения обычного двигателя с номинальной мощностью в диапазоне 10…105% от номинального значения, ТПЧ выполняется по схеме с 12-пульсным тиристорным инвертором с двумя трехобмоточными трансформаторами на входе и выходе (рис.2). Эта схема имеет пониженное содержание высших гармоник в токе статора и сетевом токе, но требует установки входного и выходного трехобмоточноых трансформаторов. При этом преобразовательные мосты (тиристорный выпрямитель и тиристорный инвертор) выполняются на низкое напряжение (1200…3000 В), что обеспечивает лучшее использование тиристоров по току и уменьшает количество последовательно соединенных приборов.

Рис.2. Однолинейная схема ТПЧ-12п

В обоих случаях подключение ТПЧ к питающей сети осуществляется через выключатель S1 и входной трансформатор ТП1 (двух или трехобмоточный), который может быть выполнен, в зависимости от требований Заказчика, как с масляным охлаждением для установки на открытой площадке, так и сухим.
В тиристорном преобразователе применяется охлаждение преобразователя воздухом или деионизованной водой, в зависимости от мощности и технического задания.
В зависимости от требований заказчика управление ТПЧ может осуществляется либо от его шкафа управления (ШУ) по командам от пульта дистанционного управления (ПДУ), либо непосредственно от кнопок, расположенных на лицевой панели ШУ.

Дата добавления: 2015-05-06