Транзисторные преобразователи частоты серии «ЭРАТОН-ФР»
Преобразователи частоты серии «ЭРАТОН-ФР» предназначены для плавного пуска и регулирования скорости механизмов, приводимых в движение высоковольтными асинхронными электродвигателями с фазным ротором, за счет частотного регулирования по цепи ротора. Мощность электродвигателей, к которым могут подключаться преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-ФР» от 200 до 5000 кВт.
Особенности и преимущества «ЭРАТОН-ФР»
Структура силовых цепей
Преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-ФР» устанавливаются между цепью ротора асинхронного электродвигателя и цепью статора (питающей сетью), как показано на рисунке. Силовая схема преобразователя содержит два трехфазных транзисторных инвертора напряжения: роторный инвертор и сетевой инвертор. Цепи постоянного тока роторного и сетевого инверторов соединены и подключены к общему накопительному конденсатору С. Цепь переменного тока роторного инвертора соединена с цепью ротора электродвигателя, а сетевого инвертора — с цепью статора (непосредственно или через согласующий трансформатор). Такая структура силовых цепей преобразователя позволяет передавать активную мощность из цепи статора в цепь ротора и обратно, что обеспечивает двигательный и генераторный (рекуперативного торможения) режимы работы АДФР и существенную экономию электроэнергии. Для включения электропривода в работу включается контактор ВЯ и подается напряжение на статор АДФР и на сетевой инвертор преобразователя. После заряда конденсатора С включается роторный инвертор и формирует трехфазное напряжение с частотой 50 Гц, которое совпадает по амплитуде и фазе с напряжением холостого хода ротора. Электропривод готов к работе.
Регулирование момента и скорости электродвигателя с фазным ротором
Роторный транзисторный преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» позволяет регулировать с высокой точностью величину и знак момента электродвигателя с фазным ротором при нулевой и малой скорости без датчика положения вала. Это свойство обеспечивает огромное преимущество данного электропривода в подъемно-транспортных механизмах, например, при использовании в шахтных подъемных машинах.
Для создания положительного момента на валу электродвигателя, преодолевающего пассивное сопротивление механизма, плавно уменьшают противо-ЭДС роторного инвертора без изменения частоты. Ток ротора и момент АДФР плавно нарастают без ударов в механических передачах. Активная мощность, создающая момент электродвигателя, передается из статора через зазор в ротор и возвращается в статор АДФР через ПЧ «ЭРАТОН-ФР». При этом из сети потребляется только активная мощность потерь в двигателе, преобразователе и трансформаторе. После нарастания момента АДФР выше пассивного момента сопротивления механизма вал электродвигателя может разгоняться, для чего необходимо снижать частоту и амплитуду ЭДС роторного инвертора. Эту функцию выполняет цифровая микропроцессорная система управления, реализующая векторное управление моментом и скоростью АДФР без датчика положения вала электродвигателя.
При нулевой скорости вала для создания отрицательного момента на валу электродвигателя, удерживающего вал в неподвижном состоянии при положительном активном моменте механизма, стремящемся вращать вал электродвигателя, необходимо увеличить ЭДС роторного инвертора без изменения частоты и фазы. При этом ток и момент электродвигателя возрастут до величины активного момента механизма и удержат вал АДФР в неподвижном состоянии. В этом режиме активная мощность, создающая момент АДФР, циркулирует в контуре: преобразователь «ЭРАТОН-ФР», ротор, зазор, статор, а из сети потребляется только мощность потерь в элементах электропривода. Для начала вращения вала под действием активного момента механизма и момента АДФР, система управления уменьшает амплитуду и частоту ЭДС роторного инвертора, что приводит к возрастанию скорости вала электродвигателя.
За счет плавного нарастания момента АДФР при нулевой и малой скорости вала электроприводы с преобразователями частоты серии «ЭРАТОН-ФР» позволяют значительно повысить сроки службы элементов механического оборудования и уменьшить простои, связанные с их выходом из строя благодаря плавному выбору люфтов, зазоров и «преднатяжению» элементов передачи с программируемым темпом в процессе запуска («линейная заводка» или S-характеристика), а также программной стабилизации пускового момента. Эти особенности обуславливают преимущества использования «ЭРАТОН-ФР» в электроприводах механизмов с большими приведенными маховыми массами (печи, конвейеры, мельницы, дробилки и т.п.) и в других механизмах с тяжелыми условиями эксплуатации, например, в шахтных подъемных машинах.
Диапазон регулирования скорости
В преобразователях частоты «ЭРАТОН-ФР» реализован алгоритм векторного управления без датчика положения вала электродвигателя, который обеспечивает регулирование скорости вращения с постоянством момента от нуля до скорости, равной 95% синхронной скорости АДФР. Поскольку минимальная скорость с управляемым моментом равна нулю, то диапазон регулирования скорости бесконечен и обеспечивается без датчика положения вала электродвигателя. Задание и контроль скорости может осуществляться с пульта дистанционного управления.
Рекуперативное торможение электропривода
Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает режим рекуперативного торможения электродвигателя с фазным ротором с возвратом энергии с вращающегося вала в питающую сеть за счет изменения направления потока мощности в цепи ротора. Момент АДФР в режиме рекуперативного торможения ограничен только допустимыми параметрами электродвигателя и мощностью преобразователя частоты и может достигать предельных значений, что обеспечивает минимальное время торможение вала. Рекуперация энергии с вала электродвигателя в сеть в режиме торможения обеспечивает дополнительную экономию электроэнергии.
Экономия потребляемой активной мощности
При регулировании скорости мощность скольжения ротора асинхронного электродвигателя через преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» возвращается в цепь статора и не потребляется и питающей сети. За счет этого из питающей сети потребляется только мощность, отдаваемая на вал электродвигателя и относительно небольшая мощность потерь в элементах электропривода, что обеспечивает значительную экономию электроэнергии при пуске и регулировании скорости асинхронных электродвигателей с фазным ротором.
Электромагнитная совместимость
Электромагнитная совместимость преобразователя «ЭРАТОН-ФР» с электродвигателем при длинной кабельной линии обеспечивается установкой RLC-фильтра между роторным инвертором и ротором электродвигателя. Электромагнитная совместимость «ЭРАТОН-ФР» с питающей сетью обеспечивается установкой «синусного» LC-фильтра между сетевым инвертором и сетью (согласующим трансформатором), а также за счет алгоритма синусоидальной широтно-импульсной модуляции, что обеспечивает синусоидальную форму тока в питающей сети и высокий коэффициент мощности.
Компенсация реактивной мощности
Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» может работать в режиме компенсатора реактивной мощности. При повышении скорости электродвигателя с фазным ротором мощность скольжения ротора уменьшается, что приводит к уменьшению загрузки сетевого инвертора активной мощностью, возвращаемой в питающую сеть из цепи ротора. Возникающий при этом избыток установленной мощности сетевого инвертора может быть использован для компенсации реактивной мощности в сети.
Высокая перегрузочная способность
В динамических режимах электропривод с преобразователем частоты «ЭРАТОН-ФР» может развивать высокий момент на валу электродвигателя (до 200% номинального) как в двигательном режиме, так и в режиме рекуперативного торможения.
Реверсивное подключение
Для изменения направления вращения вала электродвигателя с фазным ротором необходимо выполнить реверс фаз питания статора электродвигателя электродвигателя с помощью высоковольтного реверсора. В преобразователях частоты «ЭРАТОН-ФР» реализованы функции управления реверсивным подключением статора к высоковольтной сети и управления механическим тормозом (через дискретные выходы). Это позволяет использовать «ЭРАТОН-ФР» в электроприводах подъемно-транспортных механизмов, например, в шахтных подъемных машинах
Многодвигательный режим
Преобразователи частоты «ЭРАТОН-ФР» могут использоваться как в одно-, так и в многодвигательных электроприводах. Для многодвигательного электропривода в «ЭРАТОН-ФР» реализована функция выравнивания загрузки двигателей по току и моменту на этапе запуска электропривода и при работе в установившемся режиме.
Резервирование
При модернизации действующих электроприводов с электродвигателями с фазным ротором пусковая резисторно-контакторная станция может быть сохранена в качестве резервной. Во время работы инвертора «ЭРАТОН-ФР» пусковая станция отключается контактором. При этом, пусковая станция резервируется в рабочем состоянии и может быть включена в любой момент времени для пуска и регулирования скорости электродвигателя. Такая возможность повышает надежность системы электропривода в целом.
Разрешительные документы
Имеется разрешение № РРС 00-38883 федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на применение преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР» на опасных производственных объектах
«ЭРАТОН-ФР» или преобразователь частоты в статоре?
Основное преимущество электропривода с роторным транзисторным преобразователем частоты «ЭРАТОН-ФР» и асинхронным электродвигателем с фазным ротором по сравнению с электроприводом на базе высоковольтного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и высоковольтным статорным многоуровневым преобразователем частоты наиболее полно проявляется в электроприводах подъемно-транспортных механизмов с необходимостью рекуперативного торможения электродвигателя и необходимостью обеспечения высокой управляемости моментом при нулевой и малой скорости вала электродвигателя. Преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает высокую точность управления моментом и скоростью электродвигателя во всем диапазоне скоростей от нуля до 95% синхронной скорости АДФР без датчика положения вала, что невозможно обеспечить в электроприводе с короткозамкнутым асинхронным электродвигателем.
По сравнению с преобразователем частоты в статоре высоковольтного электродвигателя «ЭРАТОН-ФР» имеет меньшую стоимость за счет меньшего напряжения ротора, а также за счет возможности использования согласующего трансформатора меньшей мощности и стоимости. Относительно небольшая стоимость «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает меньший срок окупаемости затрат на приобретение электропривода. При этом, «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает экономию электроэнергии как за счет возврата мощности скольжения ротора в питающую сеть так и за счет рекуперативного торможения электропривода.
Варианты исполнения
Преобразователи «ЭРАТОН-ФР» изготавливаются по требованиям заказчика с учетом особенностей объекта. В каждом случае специалисты нашей организации подберут оптимальную комплектацию. Преобразователь «ЭРАТОН-ФР» может быть выполнен с сухими либо масляными согласующими трансформаторами; для установки в отапливаемом помещении (климатическое исполнение УХЛ3.1, степень защиты IP21) либо для наружной установки (климатическое исполнение У2, степень защиты IP54); с датчиком скорости (положения) либо без датчика скорости (положения). Величина перегрузки по моменту оговаривается при заказе электропривода.
Файлы для скачивания
Компоненты
Примеры использования
Отзывы
Новости
Мы считаем очень важной задачей поддержку заказчиков в течении срока эксплуатации наших изделий. Для этого мы порой дорабатываем или ремонтируем уже эксплуатируемые заказчиком преобразователи, производя достаточно большой объем работ.
Специалисты ЗАО «ЭРАСИБ» и АО «СИНТЭП» летом 2018 года экспериментальным путем определили экономию электроэнергии за счет частотного управления по ротору и автоматизации подъема на двух шахтных подъемных машинах — на клетевой ШПМ 2Ц 5х2,4 шахты «Юбилейная» и скиповой ШПМ 2Ц 5х2,3 шахты «Осинниковская» в Кузбассе. Экономия электроэнергии на клетевой ШПМ составила 70%, а на скиповой ШПМ 23%.
ЗАО «ЭРАСИБ» поставило в двух блок-контейнерах комплект электрооборудования на базе преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР» для модернизации электропривода клетевой шахтной подъемной машины 2Ц-5х2,4 ствола «Южный» Октябрьского подземного рудника АО «Бурибаевский ГОК». Систему автоматизированного управления и контроля подъемной машины (САУК ПМ) поставило АО «СИНТЭП». Завершены пусконаладочные работы, оборудование сдано в эксплуатацию.
Модернизация электропривода подъемной машины Ц-2,5х2 наклонной канатно-рельсовой дороги КРД1-75 заключалась в установке роторного рекуперативного преобразователя частоты «ЭРАТОН-ФР-260-475-IP21-УХЛ3.1» в цепь ротора приводного асинхронного электродвигателя с фазным ротором (АДФР), в установке в цепь статора АДФР нового реверсора РВВ-6-400-4-ОН-У3.1 и нового комплектно-распределительного устройства КРУ-6-03-400-У3.1. В результате модернизации электропривода повышена надежность работы подъемной установки, снижены энергозатраты, снижено влияние человеческого фактора на работу установки.
Поставленный комплект оборудования предназначен для модернизации двухдвигательного электропривода скиповой шахтной подъемной машины ПМ-30 модели МК 4х4 СП «Шахта Воркутинская».
Модернизация электропривода шахтной подъемной машины 2Ц-5х2,3 заключается в установке преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-ФР-755-665-IP21-УХЛ3.1» (3х755А, 665В) в цепи роторов асинхронных электродвигателей с фазным ротором (АДФР) типа АКН-16-51-20 (800 кВт). При этом цепи статора АДФР подключены к питающей сети, а частотное регулирование частоты вращения и электромагнитного момента двигателей ведется по цепи ротора. Старая схема управления электродвигателями остается работоспособной и служит резервом на время проведения регламентных ремонтных работ и работ по обслуживанию силового электрооборудования.