+7(499)322-95-57
Показать меню
Скрыть меню

Высоковольтные ЧП

Visokovoltniy_1.jpg

Рис. 1. Высоковольтный преобразователь частоты

Среди средств автоматизации высоковольтные преобразователи частоты занимают отдельный сегмент. В России большая часть асинхронных электрических машин мощностью от 250 до 8000 кВт эксплуатируется на высоковольтном напряжении 6000 В и 10 000 В. Очевидным является то, что наибольший энергосберегающий эффект достижим на оборудовании именно с такими электродвигателями.

Существует три основные типа высоковольтных преобразователей частоты:

1. Двухтрансформаторная схема высоковольтного преобразователя частоты

Особенность двухтрансформаторной схемы заключается в следующем: напряжение питающей сети сначала понижается, затем преобразовывается в напряжение необходимой частоты, а после повышается и подается на вход электродвигателя.

Такая схема дает возможность применять недорогой низковольтный ПЧ.

Visokovoltniy_2.jpg

Рис. 2. Двухтрансформаторная схема преобразователя частоты

Принцип работы высоковольтного преобразователя частоты построенного по двухтрансформаторной схеме:

Входной трансформатор понижает напряжение сети и подает его на вход низковольтного ПЧ. После чего, с помощью повышающего трансформатора, напряжение повышается, до нужной величины но уже с требуемым значением частоты.

Данный тип высоковольтных частотных преобразователей отличается относительно низкой стоимостью и простотой применения. А среди основных достоинств данной схемы следует отметить следующие:

Для снижения искажений на выходе преобразователя частоты, при больших мощностях, необходимо применять синусоидальный фильтр, который является достаточно дорогим и сложным устройством. Также высокие токи обязывают применять кабеля большого сечения кабеля, что в свою очередь существенно увеличивает и массу, и габариты.

Также преобразователи, выполненные по этой схеме, имеют ограниченный диапазон регулирования частоты на выходе преобразователя.

Уменьшение частоты значительно снижает КПД преобразователя, т.к. с уменьшением частоты происходит увеличение насыщения сердечника выходного трансформатора. На практике диапазон регулирования ограничен в пределах nном>n>0,5nном. Используя трансформаторы с увеличенным сечением магнитопровода можно увеличить диапазона регулирования, однако это увеличивает стоимость и массогабаритные характеристики.

При увеличении частоты увеличиваются потери в сердечнике выходного трансформатора. При этом для корректировки Cos φ, входной трансформатор Т1 дополнительно потребует использования конденсатора.

Таким образом недостатками двухтрансформаторной схемы являются:

У различных производителей ряд мощностей подобной схемы ограничивается максимально мощностью 500 – 1 000кВт.

2. Схема преобразователя частоты с последовательным включением электронных ключей.

Данный тип преобразователей также называют тиристорными. На рис.3. представлена типовая схема 12-пульсного преобразователя.

В состав преобразователя входит:

Напряжение на выходе тиристорного инвертора весьма далеко от синусоидальной формы. Поэтому обязательно требуется наличие синусоидального фильтра.

Visokovoltniy_3.jpg

Рис. 3. Схема 12-ти пульсного преобразователя частоты.

Такая схема нашла широкое применение в высоковольтных частотных преобразователях большой мощности

Достоинства схемы преобразователя частоты с последовательным включением электронных ключей

Недостатки схемы преобразователя частоты с последовательным включением электронных ключей

3. Транзисторные преобразователи частоты

Visokovoltniy_4.jpg

Рис.4. Типовая схема транзисторного преобразователя частоты.

Данный тип высоковольтных преобразователей частоты по своим характеристикам схож со схемой тиристорного преобразователя. Отличительной особенностью является наличие силовых ячеек на IGB-транзисторах, а также применения многообмоточного трансформатора.

На входе преобразователя используется специальный многоуровневый трансформатор, обеспечивающий высокий коэфффициент мощности (не менее 0,95) и не требующий применения дополнительных конденсаторов.

Достоинства

Недостатки

Сравнение двухтрансформаторной схемы с низковольтным частотным преобразователем и преобразователя частоты с многообмоточным трансформатором

Характеристика

Двух-трансформаторная схема с низковольтным ПЧ

Преобразователь частоты с многообмоточным трансформатором*

КПД

86 – 90% с учетом потерь на двух трансформаторах и фильтре

от 96,5%, отсутствие потерь в двигателе от высших гармоник

Регулирование

ограниченный диапазон регулирования частоты вращения двигателя как сверху, так и снизу от номинальной частоты nном>n>0,5nном

Во всем диапазоне

Габариты

Больше, но трансформаторы могут находиться на удалении от преобразователя частоты. Разводка низковольтной части преобразователя требует кабелей большого сечения с большими радиусами гиба, что увеличивает массогабаритные характеристики и предъявляет дополнительные требования к обустройству кабельных каналов

Наличие выходного (синусного) фильтра

обязательно

не требуется

Наличие высших гармоник

5-10% в зависимости от фильтров. Искажения выше допустимых ГОСТ (5%), оказывают негативное влияние на кабели и электродвигатель

менее 4 %

Устойчивость к изменению входного напряжения силовой сети

Не более +10% — — 10%. При скачках напряжения выше указанного предела происходит аварийное отключение преобразователя частоты

Рабочий диапазон +15% … — 20%, в отдельных случаях до -30%

Устойчивость к отклонению частоты напряжения питающей сети в диапазоне

±2% (49 — 51 Гц)

±10% (45 — 55 Гц)

Ограничения на длину кабеля, ведущего к двигателю

Есть (вследствие наличия высших гармоник)

Практически нет, есть внедрения с длиной кабеля более 15 км

* Характеристики высоковольтного решения указаны с учетом применения современного преобразователя частоты с многообмоточным трансформатором, на IGBT-транзисторах. Такое решение не требует наличия выходного трансформатора, не разрушает изоляцию двигателя (эффект du/dt) и является наиболее технически совершенным.

Яндекс.Метрика
Правила портала и отказ от ответственности
Информационный специализированный chastotnik.pro
Проект B2B-Studio.ru
Перейти к полной версии Перейти к мобильной версии