Новое поколение тиристорных преобразователей частоты серии ТПЧ

Преобразователи частоты тиристорные серии ТПЧ предназначены для преобразования трехфазного тока промышленной частоты в переменный ток средней частоты для питания индукционных плавильных печей, индукционных нагревательных и закалочных установок.

Основное преимущество использования тиристорных преобразователей частоты в качестве источников питания среднечастотных установок индукционного нагрева и плавки состоит в том, что за счет высокого коэффициента полезного действия и отсутствия потерь холостого хода на 10−15% снижается расход электроэнергии, потребляемой от питающей сети, по сравнению с использованием электромашинных преобразователей частоты. Снижаются также эксплуатационные расходы, меньше время восстановления работоспособного состояния. Большие преимущества ТПЧ в их регулировочных свойствах. Регулирование выходных параметров и мощ-ности осуществляется без переключения в силовых цепях, что позволяет обходиться без громоздких коммутирующих устройств.

Структура условного обозначения

ТПЧ — Х — 0,5 / Х — Х — 3 — Х — 4.

Т — тиристорный;П — преобразователь;Ч — частоты;Х — номинальная мощность при работе ТПЧ на номинальной частоте, кВт;0,5 — номинальная выходная частота, кГц;Х — базовая выходная мощность при наибольшей выходной частоте, кВт;Х — наибольшая выходная частота (из ряда 1; 2,4; 4), кГц;3 — модификация;Х — климатическое исполнение по ГОСТ 15 150–69;

УХЛ — для внутренних и экспортных поставок в страны с умеренным климатом, О — для поставок на экспорт в страны с тропическим климатом;

• 4 — категория размещения по ГОСТ 15 150–69.
• 1. Автоматический выключатель предназначен для подачи дистанционного снятия силового питающего напряжения, для осуществления защиты от перегрузки и токов короткого замыкания, а также от снижения питающего напряжения.

В ТПЧ используются токоограничивающие выключатели с электромагнитным независимым расцепителем.

Высокое быстродействие выключателей (не более 40 мs в зоне токов короткого замыкания) позволило исключить из силовой схемы ТПЧ плавкие предохранители.

2. Выпрямитель предназначен для преобразования переменного напряжения силовой сети в регулируемое постоянное напряжение, для обеспечения оперативного управления электрическими параметрами ТПЧ (совместно с инвертором) и для осуществления быстродействующей бесконтактной защиты ТПЧ при перегрузках и коротком замыкании.

Выпрямитель собран по схеме трехфазного симметричного управляемого моста. Эта схема при достаточной простоте обеспечивает (в номинальном режиме ТПЧ, б= 0) низкий уровень высших гармоний в кривых выходного напряжения и потребляемого тока, хорошее использование питающего трансформатора и тиристоров, симметричную нагрузку фаз питающей сети, меньший уровень перенапряжений на тиристорах самого выпрямителя.

В каждом плече выпрямителя установлен только один тиристор. При количестве параллельных тиристоров, равном единице, защита тиристора плавким предохранителем неосуществима, так как тепловой эквивалент полного отключения предохранителя превышает значение допустимого теплового эквивалента тиристора.

В ТПЧ реализована бесконтактная защита. Как при нормальном, так и при аварийном выключении ТПЧ выпрямитель переводится в инверторный режим путем подачи управляющих импульсов при б=120, а затем через время достаточное для спадания тока тиристоров до нулевого значения, производится снятие импульсов управления.

• 3. Реактор предназначен для создания режима непрерывного тока, необходимого для работы инвертора тока, сглаживания выпрямленного тока. А также препятствует проникновению в инвертор переменных составляющих тока, вызванных пульсацией выпрямленного напряжения, и в питающую сеть высокочастотных составляющих тока, возбужденных работой инвертора. Ограничивает скорость нарастания тока короткого замыкания при опрокидывании инвертора.
• 4. Инвертор предназначен для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток повышенной частоты и для регулирования выходных параметров ТПЧ (совместно с выпрямителем).

Инвертор выполнен по однофазной мостовой схеме инвертора тока. Защита инвертора осуществляется двухстадийно — сначала бесконтактно, выпрямителем, а затем автоматическим выключателем. Инвертор работает в режиме автономного самовозбуждающегося инвертора, следовательно, выходная частота ТПЧ определяется характеристиками (резонансной частотой цепей) нагрузки, т. е. не может быть изменена в широких пределах посредством системы управления. Для увеличения выходной частоты необходимо (при параллельной схеме подключения конденсатов к приемнику энергии) уменьшить емкость конденсатора и, наоборот, для снижения частоты следует увеличить емкость.

• 5. Пусковое устройство предназначено для запуска ТПЧ посредством осуществления ударного заряда конденсатора нагрузки и возбуждения в контуре нагрузки синусоидальных затухающих колебаний. ТПЧ построен по схеме двухзвенного преобразователя частоты, выпрямитель преобразует переменное трехфазное напряжения силовой сети в регулируемое постоянное напряжение, далее реактор сглаживает напряжение, а инвертор преобразовывает постоянное напряжение в однофазный переменный ток повышенной частоты (частотой от 500 гц до 10 000 гц.). ТПЧ допускают работу в повторно-кратковременном режиме при частоте включений не более 10 в минуту, длительности отключенного состояния не менее 1 с и длительности цикла вкл. / откл. не менее 6 с. ТПЧ допускает изменения параметров нагрузки (сброс-наброс нагрузки) монотонно, но не менее чем за 0,5 с из любого допустимого состояния, соответствующее изменению выходного тока на 50% от ранее установленного значения. Также допускается скачкообразное изменение уставки задания выходного напряжения в допустимых пределах. Работоспособность ТПЧ гарантируется при выходной мощности не менее 2% от номинальной. В ТПЧ предусмотрена возможность подключения двух видов внешних блокировок, действующих:
  • · на снятие напряжения с нагрузки (внешние блокировки, связанные с протеканием и ритмичностью технологического процесса, не вызывающие возникновения развития аварийной ситуации);
  • · на полное обесточивание ТПЧ при возникновении аварии или нарушение требований безопасности. Имеется кнопка аварийного отключения.

ТПЧ имеет систему защиты, обеспечивающую локализацию неисправности и препятствующую развитию аварийной ситуации. Световая сигнализация идентифицирует вид неисправности. Пульт управления ТПЧ предназначен для осуществления оперативного управления ТПЧ, ручного задания выходного напряжения, измерения величины электрических сигналов в ТПЧ и индикации состояния. Пульт содержит:

· индикаторы наличия силового питания на входе ТПЧ, включенного состояния выключателя, включенного или отключенного состояния ТПЧ, аварии; кнопки аварийного отключения силового выключателя, пуска и остановки ТПЧ; потенциометр для ручного задания выходного напряжения ТПЧ (мощности, температуры нагрева и т. д.); измерительные приборы для измерения мощности на входе ТПЧ, напряжения и тока в промежуточной цепи постоянного тока (показания необходимы для оценки правильной на-стройки ТПЧ), выходных напряжения и частоты.