Высоковольтные пусковые устройства ВПУ

Высоковольтные пусковые устройства (ВПУ) по схеме регулятора напряжения для синхронных и асинхронных двигателей 3, 6, 10 кВ является ключевым узлом в составе системы мягкого пуска СМП. Высоковольтные пусковые устройства (ВПУ) на базе трехфазных тиристорных высоковольтных регуляторов напряжения с квазичастотным режимом управления предназначены для "мягкого" пуска и торможения синхронных и асинхронных высоковольтных двигателей переменного тока 3, 6, 10 кВ в электроприводах с вентиляторным характером нагрузки.

Ключевые особенности:

•  мощность от 250 кВт до 12,5 МВт
•  пусковой момент до 40% от номинального
•  пусковой ток 150-300% от номинального
•  до 12 пусков двигателя в течение часа в режиме квазичастотного пуска
• безударный пуск и разгон до подсинронной скорости для перехода на сеть
• возможность запуска нескольких двигателей от одного преобразователя

Применения – механизмы, которые по технологии можно запускать без нагрузки:

• вентиляторы
• компрессоры
• насосы

ВПУ обеспечивает «мягкий», безударный пуск и разворот до подсинронной скорости приводного электродвигателя. После пуска приводной двигатель переключается на питание от сети и нагружается. Применение высоковольтных пусковых устройств позволяет практически снять ограничения на количество пусков двигателя за время эксплуатации.
регулирование производительности всей станции.

Высоковольтные пусковые устройства  ВПУ, по сравнению с классическими преобразователями, при использовании их в качестве пусковых устройств, характеризуются низкой стоимостью, малыми габаритами. При реконструкции действующих предприятий, как правило, используются существующие площади благодаря малым габаритам ВПУ. За счет этого обеспечиваются минимальные сроки окупаемости при внедрении.

Технические характеристики

ВПУ обеспечивает асинхронный и квазичастотный пуск синхронных и асинхронных двигателей с ограничением амплитуды пускового тока. Пуск двигателей должен производиться в режиме минимальной загрузки и моменте сопротивления не превышающем 0,4*Мном. В процессе пуска обеспечивается:

• ограничение пусковых токов двигателя на заданном уровне в диапазоне Iп = (1,5 ... 3,0) Iном.;
• ограничение пусковых токов (момента) в процессе пуска по сравнению с прямым пуском;
• снижение динамических моментов в кинематической схеме «двигатель» – «механизм» по сравнению с прямым пуском;
• снижение ударных токов пусковой коммутационной аппаратуры по сравнению с прямым пуском;
• снижение потерь в обмотке статора и ротора при пуске (при использовании квазичастотного режима) по сравнению с прямым пуском;
• допустимое число пусков двигателя до 12 в течение часа  (в режиме квазичачстотного пуска);
  ВПУ имеет местное и дистанционное управление и обеспечивает связь с внешней системой автоматики посредством коммуникационного интерфейса RS 232,485.

ВПУ обеспечено следующими защитами:

• от перегрузки (время-токовая);
• максимальной токовой защитой;
• защитой от недопустимого количества вышедших из строя тиристоров;
• защитой от нарушения проводимости одной ветви силовой цепи (защита от одноволнового режима);
• защитой от неисправности источников питания системы управления;
• защитой от исчезновения или недопустимого снижения напряжения собственных нужд;
• защитой от открывания дверей силового шкафа при наличии высокого напряжения.

Если пуск двигателя не завершился в течение установленного времени, выдается команда аварийного останова с расшифровкой причины останова и индикацией на дисплее.
ВПУ имеет световую сигнализацию:

• наличия или отсутствия высокого напряжения  на зажимах шкафа;
• наличия или отсутствия оперативного напряжения 380 В;
• закрытия дверей шкафов;
• готовности к работе ВПУ.

Рисунок 1 - Функциональная схема высоковольтного пускового устройства

Силовая схема ВПУ – выполнена на базе встречно-параллельно соединенных тиристоров, включаемых в каждую из трех фаз двигателя. Конструктивно ВПУ представляет собой шкаф (щит) двухстороннего обслуживания. Исполнение шкафа по степени защиты согласно ГОСТ 14254-96 - IР21, кроме мест выхода охлаждающего воздуха и подключения кабелей, где допускается исполнение по классу IР00. В шкафу ВПУ предусмотрен высоковольтный отсек, низковольтный отсек и отсек управления. Охлаждение тиристоров осуществляется с помощью вентиляторов, устанавливаемых сверху. Забор охлаждающего воздуха осуществляется из помещения, где установлено ВПУ, через двери шкафа (щита). Выброс воздуха осуществляется в помещение через вентилятор.

ВПУ комплектуются микропроцессорной системой управления, которая позволяет реализовать оригинальные алгоритмы управления, в частности квазичастотное управление током двигателя, при котором существенно (в несколько раз) снижаются потери в обмотках двигателя при пуске. Новые принципы управления, реализуемые с помощью быстродействующей микропроцессорной системы управления, придали ВПУ свойства преобразователя частоты. Это позволяет в течение пуска до (0,7-0,8)nн формировать квазигармонические токи в обмотках двигателя с частотой пропорциональной частоте вращения двигателя. Благодаря этому тепловыделения в роторе составляют величину близкую для режима работы с преобразователем частоты, а момент двигателя при той же амплитуде тока выше, чем при использовании традиционных устройств мягкого пуска.

Ниже в таблице приведены основные технические характеристики ВПУ. Исполнения по напряжению и току указываются для режима длительной работы с учетом допустимой 2-х кратной перегрузки по длительному току.