Высоковольтные преобразователи частоты для синхронных двигателей ПЧСВ

Высоковольтные преобразователи частоты ПЧСВ по схеме инвертора тока предназначены для регулирования частоты вращения механизмов с приводными синхронными двигателями напряжением 6, 10 кВ, мощностью от 1 до 10 МВт.

Ключевые особенности:

• плавное регулирование скорости 15-100% от номинальной при нагрузке до 100% от номинальной
• пусковой ток до 110% от номинального
• cos φ не ниже 0,9
• КПД не ниже 0,97
• возможность автоматического перехода на сеть
• торможение приводного двигателя с рекуперацией (возвратом) энергии в питающую сеть
• повторное включение электропривода при вращении электродвигателя на выбеге в рабочем диапазоне частот вращения
• надежный преобразователь с воздушным охлаждением
• по функциональным качествам для синхронных электродвигателей не уступает классическим преобразователям частоты по схеме инвертора напряжения, но является более привлекательным по цене!

Применения:

• шаровые мельницы
• шахтные вентиляторы главного проветривания
• насосы
• компрессоры
• дымососы

Преобразователь частоты ПЧСВ построен по схеме вентильного двигателя и включает в себя высоковольтный выпрямитель, инвертор, ведомый сетью и сглаживающий дроссель в звене постоянного тока.

Оправданно применение ПЧСВ для поочередного частотного пуска с ограничением пускового тока и точной автоматической синхронизацией с питающей сетью синхронных двигателей шаровых мельниц и других механизмов с тяжелыми условиями пуска.

ПЧСВ имеет следующие виды защит:

• от недопустимых перегрузок по току;
• от токов внутренних и внешних (со стороны нагрузки) коротких замыканий;
• от исчезновения или недопустимого снижения напряжения собственных нужд;
• от снижения тока возбуждения приводного двигателя ниже допустимого значения;
• от превышения частоты вращения приводного двигателя сверх допустимого значения;
• от открывания дверей силовой части при поданном на нее силовом напряжении;
• от развивающегося пробоя тиристоров силовой части;
• в силовой схеме ПЧСВ предусмотрены технические решения для снижения перенапряжений в силовой части.

Рисунок 1 - Функциональная однолинейная схема высоковольтного электропривода на базе преобразователя частоты ПЧСВ

Перечень оборудования в составе Электропривода комплектного ПЧСВ (в скобках указаны обозначения на рисунке 1):

1. Щит силовой преобразовательный ЩТС (В,И);
2. Дроссель сглаживающий ДС* (L);
3. Шкаф защиты от перенапряжений ШЗП (ШЗП);
4. Тиристорный возбудитель (ВТЦ);
5.  Реактор токоограничивающий (РБ) трехфазный комплект.

Технические характеристики

Преобразователь частоты (ПЧСВ) построен по схеме вентильного двигателя и включает в себя высоковольтный выпрямитель, инвертор, ведомый сетью и сглаживающий дроссель в звене постоянного тока.
Конструктивно силовая схема ПЧСВ размещается в вентильных секциях (Щит силовой преобразовательный ЩТС) /выпрямитель и инвертор/, соединенных через обмотки сглаживающего дросселя в шкафу ввода-вывода (входит в состав ЩТС). Обслуживание шкафов двухстороннее. Исполнение шкафов по степени защиты согласно ГОСТ 14254-96 - IР21, кроме мест выхода охлаждающего воздуха и подключения кабелей, где допускается исполнение по классу IР00.

Силовая схема управляемого выпрямителя и силового инвертора аналогичны. Они построены по схеме трехфазного моста - шестипульсной схеме. Каждая из шести вентильных линий выпрямителя (инвертора) составлена из "n" последовательно включенных тиристоров. Количество тиристоров зависит от класса питающего напряжения. В ПЧСВ используются широко распространенные серийно выпускаемые в СНГ тиристоры.

Охлаждение элементов силовой схемы принудительное за счет встроенных вентиляторов, расположенных в верхней части шкафов ПЧСВ. Забор воздуха осуществляется через проемы в нижней части шкафов. Выброс воздуха – в помещение через вентиляторы.

Микропроцессорная система управления выполнена в виде печатных плат, расположенных в экранированном отсеке.

Для повышения надежности и исключения развития аварии осуществляется контроль целостности индивидуально каждого силового тиристора. При этом  кроме автоматического, обеспечивается непрерывный визуальный контроль целостности силовых приборов.

Использование современных электроизоляционных материалов и опторазвязки с использованием световодов обеспечивает высокую электроизоляционную прочность и надежность устройства.

Сглаживающий дроссель поставляется комплектно, но может быть приобретен покупателем самостоятельно. Параметры дросселя указываются в эксплуатационной документации на преобразователь частоты. Для симметрирования силовой схемы сглаживающие дроссели поставляются с расщепленной обмоткой (с двумя полуобмотками). Обмотки дросселя включаются последовательно в оба полюса звена постоянного тока. Возможно применение двух независимых дросселей. Такое построение позволяет снизить воздействие на изоляцию двигателя по отношению к "земле".

Для демпфирования высокочастотных колебаний напряжения на обмотках двигателя относительно земли в комплекте с ПЧСВ поставляется Шкаф защиты от перенапряжений ШЗП.

Для подбора тиристоров по величине заряда восстановления в комплекте с ПЧСВ поставляется Устройство контроля тиристоров БКТ.

Для ограничения аварийных токов короткого замыкания на безопасном для силовых приборов уровне, на входе щита преобразователя проектом должен быть предусмотрен трехфазный токоограничивающий реактор.

Условия эксплуатации

Щиты и шкафы в составе ПЧСВ должны эксплуатироваться в электротехническом помещении, обеспечивающем следующие требования (климатическое исполнение УХЛ 4 по ГОСТ 15150-69):

• Температура окружающей среды +1…+40ºС.
• Относительная влажность воздуха 80% при 20ºС.
• Содержание пыли в воздухе не более 0,5 мг/м3.
• Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивные пары и газы.
• Место установки оборудования должно быть защищено от попаданий эмульсий, масел, прямого воздействия солнечной радиации и т.п.

Высота установки оборудования над уровнем моря - до 1000 м.

Место установки силового щита преобразователя должно иметь вытяжную (приточно-вытяжную) вентиляцию, достаточную для обеспечения теплового режима.

Забор воздуха для принудительной вентиляции щита силового преобразовательного ЩТС - через проемы в нижней части шкафов. Выброс воздуха – в помещение вентиляторами через верхние части шкафов.

Рабочее положение шкафов и щитов вертикальное с отклонением в любую сторону не более 5°С.

Группа условий эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды – М 2 по ГОСТ 17516.1-90.

Электропитание силовых цепей ПЧСВ по ГОСТ 13109-87 должно соответствовать следующим требованиям:

• Напряжение питающей сети – 6, 10 кВ ± 10%, 50 Гц.
• Отклонение частоты от номинального значения не более 2 %.