www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37

laquo; 0,5

to 6


ринудительное охлаждение I

ЕсгпЕСтввнмое охлаждение

Относительная частота Враш,ения

Рис. 158. График снижения нагрузки короткозамкнутого электродвигателя, питаемою от преобразователя частоты

нагрузке создается напряжение, форма и значение которого зависят от тока и полного сопротивления нагрузки.

lt; преобразователям частоты относятся также так называемые циклоконверторы (преобразователи с непосредственной связью), которые формируют из напряжения сети напряжение пониженной частоты. При проектировании электродвигателя с частотным регулированием необходимо учитывать влияние высших гармоник напряжения и тока на момент и потери электродвигателя, а также ухудшение условий охлаждения при уменьшении частоты вращения. Каждый преобразователь частоты создает высшие гармонические напряжения, вызывающие увеличение потерь в электродвигателе по сравнению с чисто гармоническим напряжением и уменьп1ение момента при данном эффективном значении тока. Поэтому необходимо уменьшать номинальную мощность электродвигателя в зависимости от содержания высших гармоник. Для обычных инверторов с прямоугольным выходным напряжением мощность электродвигателя снижается приблизительно на 10-15%.

У электродвигателей с собственной вентиляцией при понижении частоты вращения вентиляция ухудшается. Если при этом сохранить номинальный ток, нагрев электродвигателя увеличится, что угрожает изоляции обмотки. Поэтому необходимо снижать нагрузку или применять электродвигатели с принудительным охлаждением.

При выборе электродвигателя можно использовать диаграмму рис. 158. В области нагрузок, ограниченной заштрихованным треугольником, необходимо использовать принудительное охлаждение.

Если в первый период развития силовой электроники преобразователи частоты laquo;шили по мерке raquo;, то в настоящее время серийно выпускаются преобразователи с широким набором вспомогательных устройств, которые позволяют приспособить преобразователь к условиям и требованиям конкретного электропривода. Главное преимущество электропривода с частотным регулированием, которое заключается в использовании обычного простого и надежного трехфазного короткозамкну-

того электродвигателя, позволяет оставить на месте первоначально установленный электродвигатель привода (который практически всегда выбирается с запасом по мощности), питание которого будег теперь осуществляться уже от преобразователя частоты, а не от сети. Таким образом, любой нерегулируемый электропривод очень быстро может быть сделан регулируемым. Естественно, при этом необходимо проконтролировать нагрузку электродвигателя во всем диапазоне регулирования и использовать только минимально необходимый диапазон регулирования.

Такую трансформацию нерегулируемых электроприводов в регулируемые пропагандирует датская фирма Danfoss, которая вьшускает серию преобразователей частоты для эксплуатации в опасных условиях в диапазоне мощностей от 0,75 до 15 кВт. Эти преобразователи типа YLT имеют высокую степень защиты (IP54) и, следовательно, пригодны практически для любых условий эксплуатации. Преобразователи меньших размеров имеют воздушное охлаждение, преобразователи больших мощностей имеют масляное охлаждение. Диапазон регулирования составляет 1:10.

Названия Microverter, Miniverter, Monoverter и Semiverter присвоила серии своих преобразователей частоты для электроприводов переменного тока фирма AEG (ФРГ).

Транзисторный преобразователь типа Microverter питается от однофазной сети 220 В, 50 Гц. На выходе он дает трехфазное напряжение 220 В от 2 до 110 Гц при мощности до 1,3 кВ-А. Размеры этого миниатюрного преобразователя 262 x311x160 мм, масса 5,5 кг.

Преобразователь типа Miniverter также транзисторный. Он питаетвя от трехфазной сети и выпускается мощностью 5 и ЮкВА при диапазонах частот 1 - 50, 1 -100, 2 - 200 и 5 - 500 Гц. КПД преобразователя 94%, масса 50 кг. Встраиваемое исполнение имеет размеры 480 х 337 х 754 мм.

Преобразователи типа Monoverter являются тиристор-ными инверторами тока для однодвигательных электроприводов мощностью от 30 до 730 кВ А с диапазоном регулирования выходной частоты 5 - 50 и 5 - 87 Гц. Преобразователи типа .Monoverter мощностью 30 и 65 кВ А выпускаются встраиваемого исполнения. Преобразователи мощностью 100 и 130 кВ-А имеют вид шкафа размерами 1200 X 400 X 1800(2000) мм. Преобразователь максимального типоразмера мощностью 730 кВ А (ток 840 А) размещается в шкафу размерами 2400 х 800 х 2254 мм.

Ряд инверторов напряжения типа Semiverter имеют выходную мощность от 15 до 400 кВА, диапазон регулирования выходной частоты 10-200 Гц (в специальных исполнениях 1 -400 Гц).



Серии преобразователей частоты выпускают и другие электротехнические фирмы мира. Например, фирма ASEA (Швеция) выпускает серию преобразователей YRRA для питания асинхронных электродвигателей мощностью от 25 до 315 кВт. Финская фирма Stromberg поставляет преобразователи частоты типа SAMI мощностью от 10 до 700 кВ А.

Преобразователи частоты разработаны и выпускаются также предприятиями СССР и ПНР.

В ЧССР первый преобразователь частоты разработан предприятием ZTS EVU. В 70-х годах они были успешно проверены в химической промышленности, энергетике, на текстильных и обрабатывающих станках, насосах и т. п. В настоящее время на предприятии ZTS EVU выпускается несколько типов преобразователей частоты в диапазоне мощностей от 3 до 125 кВ-А на частоты от 1 до 120 Гц. Это, во-первых, инверторы напряжения мощностью 20, 40, 70(80) и 125 кВ-А и, во-вторых, инверторы тока мощностью от 20 до 125 кВт.

Преобразователи частоты очень хорошо проявили себя во многих специальных электроприводах, где они помогли решить сложные технические проблемы. Речь идет, главным образом, о пуске крупных синхронных машин и электроприводах со сверхнизкими или сверхвысокими частотами вращения.

Тихоходные электроприводы с частотой вращения 7,5 - 15 об/мин при мощности 10 - 25 МВт применяются преимущественно на вращающихся цементных печах и мельницах. Здесь используется синхронный сегментный электродвигатель, питаемый от циклоконвертора (преобразователя с непосредственной связью). Это позволяет исключить применение громадных редукторов и улучшает общий КПД привода. Такое решение используют в настоящее время некоторые фирмы, такие, как ВВС, AEG, Siemens (ФРГ), а также предприятия социалистических стран, например CKD Elektrotechnika (ЧССР).

Преобразователи частоты позволили решить проблему сверхскоростных электроприводов, которые необходимы в ультрацентрифугах, станках по изготовлению искусственных волокон и специальных шлифовальных станках. Примером преобразователя для сверхскоростных электроприводов является статический преобразователь частоты типа R 149А предприятия MEZ (г. Френштат, ЧССР). Потребляемая мощность преобразователя 5,5 кВт, потребляемый ток 11 А. Выходная частота до 1450 Гц. Размеры преобразователя 700 х 400 х 1400 мм, масса 266 кг.

Электроприводы переменного тока постепенно вытесняют электроприводы постоянного тока и из их традиционной цитадели - из электрической тяги, причем не только на

локомотивах, но и на троллейбусах. Электроприводами переменного тока оборудован локомотив западногерманских железных дорог марки Е410 с четырьми инверторами на 1800 В, 880 А, 100 Гц. Фирма Brown - Boveri (Швейцария) разработала по заказу швейцарских железных дорог дизель-электрический локомотив марки Ат6/6 длительной мощностью 1500 кВт с четырехполюсными асинхронными тяговыми электродвигателями, питаемыми напряжением до 1350 В с частотой до 100 Гц.

Троллейбус, оборудованный короткозамкнутым электродвигателем, разработала финская фирма Stromberg. Напряжение питания 600 В, мощность тягового электродвигателя 110 кВт. Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания, которым троллейбус оборудован на случай повреждения электроснабжения и для преодоления участков пути без контактной сети, имеет мощность 51 кВт.

7.2. источники НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЫ

Тиристорные инверторы позволяют получить одно- или многофазное переменное напряжение из напряжения постоянного тока. На их основе создаются независимые статические источники электропитания постоянной частоты, которые используются для бесперебойного или резервного питания различных электропотребителей или как бортовые источники питания на транспортных средствах. Первичным источником питания может быть аккумуляторная батарея или другой источник постоянного тока. Это может быть генератор переменного тока, напряжение которого выпрямляется, а потом преобразуется инвертором в переменное напряжение со стабильными амплитудой и Частотой. Такие системы преобразования электроэнергии особенно пригодны при нестабильных источниках электроэнергии, например при небольших водяных или ветряных турбинах, солнечных батареях и т. п.

Выпуском источников напряжения постоянной частоты в ЧССР занимаются предприятия ZTS EVU (г. Нова Дубница), CKD Polovodice и Elektropfistroj (г. Модржаны). Перечень источников напряжения, разработанных предприятием ZTS EVU, представлен в табл. 36. К таким источникам напряжения относятся SOl-17и SO 1-25. Максимальное искажение выходного напряжения этих инверторов 10%. К производству готовятся новые типы транзисторных преобразователей.

Преобразователь М31-03 имеет в своем составе тиристорный автоматический переключатель нагрузки на сеть или инвертор без перерыва питающего напряжения. Кроме того, он имеет гарантированные динамические свойства, поэтому пригоден для бесперебойного питания управляющих ЭВМ и других ответ-



Таблица 36. Основные технические данные инверторов постоянной частоты предприятия ZTS EVU

Параметр

S01-16

S07-17

SO 1-20

so 1-24

S01-25 (SO 1-26)

М31-03

Напряжение питания, В

12 От 20 до -10%

24 От 20 до -10%

48 От 20 до -10%

24 От 20 до -10%

110(48) plusmn;15%

220 plusmn;10%

Выходное напряжение

220 В plusmn;5%

220 В plusmn;2%

Выходная частота, Гц

50 plusmn;0,5

50 plusmn;1

Выходная мощность, В А

1000

6000

КПД, %

74(72)

Размеры, мм

330X230X х210

330X230X х210

340 X х234х х230

570 X х430х х740

570 X х430х х740

1050 X хбООх X 1800

Масса, кг

Степень защиты

IP20

1Р23

1Р20

ственных потребителей с высокими требованиями к надежности питания.

Предприятие CKD Polovodice выпускает источник резервного питания типа Tyristat ZZ. Это однофазный инвертор с выходной мощностью 2,5; 6,3 и 16 кВт. Номинальное выходное напряжение 220 В + 3%, номинальная частота 50 Гц plusmn;1%. Входное напряжение питания постоянного тока 220 или 110 В (при мощности 16кВА только 220 В). Допустимые отклонения входного напряжения 4-10%, -15%.

Предприятие Elektropfistroj (г. Модржаны) вьшускает трехфазный преобразователь мощностью 25 кВ А. Он состоит из трех однофазных независимых инверторов с собственной коммутацией. Это позволяет допускать неравномерную нагрузку отдельных фаз в диапазоне 30-100%. Размеры этого преобразователя (без батарей) 4030 х 845 х 2307 мм (в двух шкафах), масса 2425 кг.

Различные фирмы мира выпускают тиристорные преобразователи для бесперебойного питания на мощности от 100 кВт до 1 МВт. Они используются в больницах, на аэродромах, на

предприятиях связи и т. п. Важнейшим параметром преобразователей является надежность, которая кроме тщательного выбора схемы и надежных элементов достигается избыточностью. С двумя инверторами и бесконтактным переключателем нетрудно добиться средней наработки между отказами более 10* ч.

Тиристорные инверторы в качестве бортовых источников напряжения становятся все более привычными на локомотивах и в вагонах, где требуется питание кондиционеров и отопительных устройств. Для одного пассажирского вагона в настоящее время требуется мощность около 60 кВт, локомотив требует для вспомогательных электроприводов до 150 кВт. Конструктивно вагонные инверторы выполняются, как правило, в виде подвешенных под полом герметично закрытых шкафов с поверхностным охлаждением, причем в них с большой выгодой используются интегральные силовые полупроводниковые модули, которые можно установить непосредственно на внутренней стенке литого ребристого кожуха, обычно алюминиевого.

Инверторы постоянной частоты используются также в качестве источников напряжения повышенной частоты для бортовой сети самолетов, для высокоскоростных электроприводов в текстильной промышленности и для ручного инструмента. Частота выходного напряжения этих инверторов от 150 до 400 Гц.

7.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ

В некоторых технологических процессах используется прямое воздействие электрического тока (электролиз, гальванизация, сварка, индукционный нагрев и плавка металлов). В качестве источников питания для этого раньше использовались вращающиеся преобразователи. Применение силовых полупроводниковых преобразователей принесло и в эту область существенное повышение КПД и надежности, улучшение условий труда, уменьшение капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

Для электролиза используются преобразователи на максимальные токи порядка десятков и сотен килоампер. Это диодные выпрямители на малые напряжения с десятками диодов или целых диодных мостиков, соединенных параллельно. Напряжение регулируется в относительно малом диапазоне переключением отпаек трансформатора. Преобразователи охлаждаются водой.

Преобразователи для гальванотехники работают с напряжениями 10-100 В и токами 1 -10 кА. Они обычно решаются как диодные шестифазные выпрямители с двумя вторичными обмотками питающего трансформатора (по схеме звезды и



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37