Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 квт врд 39 10-052-2001 (стр. 5 из 13)
- высокой частотой (20 кГц) переключения прибора, что позволяет уменьшить содержание высших гармоник на выходе из преобразователя;
- возможностью модульного исполнения, при этом можно выбирать цельные устройства, полумост или трехфазный мост выпрямления и другие, что повышает надежность работы преобразователя.
Таблица 5.2 Наиболее важные характеристики IGBT
| Параметр | Символ | Зависимость параметра от | Обычные значения |
| Максимальное запирающее напряжение | UCES | до 3,3 кВ | |
| Максимальный средний ток | ICAVM | Охлаждения | до 1200 А |
| Пороговое напряжение затвора | UGE(tn) | до 6 В | |
| Макс, напряжение затвор-эмиттер | UGE | +/-20 В | |
| Прямое падение напряжения | UGЕsat | Прямого тока | до 4 В |
| Потери энергии при включении | Won | Условия включения, Ic VCE | 100 мДж |
| Потери энергии при выключении | Woff | Условия выключения, Iс VCE | 100 мДж |
6 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЭКСПЛУАТАЦИЮ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА В СООТВЕТСТВИИ С ОСОБЕННОСТЯМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА МЕХАНИЗМА
Дополнительные устройства применяются для обеспечения эксплуатации частотно-регулируемого привода в соответствии с особенностями технологического режима механизма (торможение, остановы и реверсы электропривода), расширения функций преобразователя частоты, а также для уменьшения негативных воздействий сети питания на преобразователь частоты и двигатель и соответственно их воздействия на сеть. К дополнительным можно отнести следующие устройства:
- дистанционный пульт управления;
- программируемые логические контроллеры;
- фильтры;
- тормозной резистор;
- регенеративный модуль.
Дистанционный пульт управления
Дистанционный пульт управления позволяет на расстоянии от 1 м и более управлять выполнением всех функций преобразователя частоты, а также копировать и вводить данные одного преобразователя частоты в другой, что намного ускоряет процесс отладки любого технологического процесса.
Программируемый логический контроллер
Контроллер предназначен для управления автоматическими устройствами в различных технологических процессах (конвейеры, ткацкие станки, насосные станции и т.д.). Контроллер состоит из микрокомпьютера с центральным процессором, скорость управления которого около 20 МГц; устройства арифметических операций: логических и цифровых входов-выходов; высокоскоростного счетчика; интерфейсных портов. Контроллер выполняет также функции пропорционального (Р), пропорционально-интегрального (PI) или пропорционально-интегрально-дифференциального (PID) регулятора.
Фильтры
Фильтры предназначены для обеспечения норм качества электрической энергии в сетях, где используются преобразователи частоты.
Так, в ГОСТ 13107-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», коэффициент 25-й гармонической составляющей напряжения сети питания 380 В допускается равным 1,5%. Искажения напряжения, вносимые преобразователем частоты во входящую электрическую цепь, оценивают коэффициентом искажения kBX в процентах, который вычисляют по формуле [7]
, (6.1)где k0 - коэффициент искажения синусоидальности кривой на выходе источника электроэнергии; k1 - коэффициент искажения синусоидальности кривой в процентах, на выходе источника электроэнергии за нормированный интервал времени при включенном преобразователе частоты.
Определение гармонических составляющих выходного напряжения преобразователя частоты с переменной частотой выходного напряжения осуществляют до 15-й гармоники, если другие значения не указаны в ТУ на преобразователь [7]. Требования к максимальным искажениям тока в процентах от максимального тока, потребляемого нагрузкой, в соответствии с требованиями IEEE 519-1992 приведены в справочном Приложении К.
Фильтр входного напряжения
Фильтр входного напряжения - это дроссель переменного тока. Применяется при дисбалансе напряжения фаз сети в 3% и более, а также когда мощность питающей сети 500 кВА или больше и происходят быстрые изменения ее мощности. Дроссель переменного тока фильтрует также высокочастотные помехи, приходящие из сети в преобразователь частоты и генерируемые преобразователем частоты в сеть. Кроме того, он улучшает форму кривой тока, подаваемого на преобразователь частоты.
Фильтр радиопомех
Фильтр радиопомех подавляет излучения преобразователя частоты в диапазоне радиоприема до уровня, определенного в "Общесоюзных нормах допускаемых индустриальных радиопомех" (Нормы 8-72) [8].
Фильтр электромагнитного излучения
Фильтр электромагнитного излучения устанавливается в соответствии с требованиями директивы по электромагнитной совместимости 89/336/ЕЕС, для обеспечения способности электрического или электронного оборудования действовать в электромагнитном окружении, не внося возмущений или помех [9].
Фильтр переменного тока для уменьшения вибраций
При запуске двигателя от преобразователя частоты его вибрация выше, чем при запуске от промышленной сети. Для уменьшения этой вибрации применяется специальный 3-х фазный дроссель.
Синус Фильтр (L - R -С - фильтр)
Синус Фильтр - это фильтр, устанавливаемый на выходе преобразователя частоты для улучшения (приближения к синусоиде) формы кривой выходного тока и напряжения, в результате чего уменьшается шум и вибрация двигателя. Синус фильтр позволяет также снизить скорость нарастания выходного напряжения du/dt между фазами до сетевого, тем самым продлевается срок службы изоляции обмоток двигателя.
Тормозной резистор
Тормозной резистор является дополнительным устройством, которое превращает избыточную мощность в тепло, при торможении двигателя, управляемого от преобразователя частоты. Тормозной резистор должен устанавливаться в отдельном шкафу, чтобы обеспечивалась возможность достаточной диссипации тепла.
Регенеративный модуль
Во время регенеративного торможения (возврата энергии в питающую сеть), двигатель действует как генератор, отдавая мощность через модуль IGBT в промежуточное звено постоянного напряжения. Вращающий магнитный поток сохраняется, что позволяет непрерывно управлять двигателем. Регенеративное торможение применяется в тех случаях, когда скорость двигателя должна только уменьшаться без достижения полной остановки.
7 ТРЕБОВАНИЯ К ИСТОЧНИКАМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Источником электроэнергии для частотно-регулируемого привода могут быть сеть электроснабжения с глухозаземленной или изолированной нейтралью, а также автономные электростанции. Подключение к системам электроснабжения напряжением выше 1000 В осуществляется через понижающие трансформаторы.
Номинальные напряжения на входе преобразователей частоты должны соответствовать ГОСТ 721-77 и ГОСТ 21128-83 и выбираться из ряда 6; 12; 27; 60; 110; 220; 380; 660; 1000 В. При коротких питающих линиях допускается выбирать напряжение из ряда: 230; 400; 690; 1050 В [8]. Нормы качества электрической энергии для питания частотно-регулируемого привода должны соответствовать ГОСТ 13109-97.
7.1 Дополнительные требования к двухобмоточному понижающему трансформатору
При электроснабжении преобразователей частоты от источника с изменяющимся напряжением и частотой (т.е. не стабилизированными), допустимый диапазон их изменения на входе должен быть указан в технических условиях на применяемый преобразователь частоты.
Работа преобразователя частоты сопровождается генерированием высших гармонических составляющих напряжения и тока, влияющих на работу трансформатора, увеличивая потери в нем. Мощность трансформатора должна обеспечивать отклонение напряжения от номинального на величину не более ± 10% и компенсировать воздействие гармонических токов. Для этого мощность трансформатора должна быть не менее, чем в два раза больше мощности подключаемого двигателя [2].
7.2 Дополнительные требования к автономной электростанции
При электроснабжении частотно-регулируемого привода от локального источника мощности такого, как автономная электростанция, необходимо учитывать следующую особенность. В соответствии с рекомендациями Японского стандарта JEMA-1354 [2] для компенсации эквивалентного противофазного тока преобразователя частоты 3 - фазному генератору переменного тока, мощность генератора должна быть в 5¸6 раз больше мощности двигателя, так как нагрузка генератора в виде преобразователя частоты создает высшие гармонические составляющие тока. Высшие гармонические составляющие тока наводят в обмотке возбуждения генератора магнитное поле противоположного направления основному, увеличивая потери в обмотках генератора, приводя их к нагреву и даже выгоранию.
Влияние высших гармонических составляющих тока нагрузки на генератор можно считать таким же, как действие на генератор тока противоположной фазы.