1.7. Выбор состава и функциональных схем комплектных тиристорных электроприводов.

В состав комплектного тиристорного электропривода входят:

Электродвигатель постоянного тока с тахогенератором и центробежным выключателем (при необходимости);

ТП для питания якоря электродвигателя, состоящий из силовых тиристоров с системой охлаждения, защитных предохранителей, разрядных и защитных RLC-цепей, СИФУ, устройств выделения аварийного режима, контроля предохранителей и защиты от перенапряжений;

ТП для питания обмотки возбуждения;

Силовой трансформатор или анодный реактор;

Коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного тока (автоматические выключатели, линейные контакторы, рубильники);

Сглаживающиий реактор в цепи постоянного тока (при необходимости);

Устройство динамического торможения (при необходимости);

Шкаф высоковольтного ввода, используемый при подключении нескольких электроприводов к одному масляному выключателю;

Система управления электроприводом (якорем и обмоткой возбуждения электродвигателя);

Комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль состояния и сигнализацию электропривода;

Узлы питания обмотки возбуждения тахогенератора и электромеханического тормоза;

Контрольно-испытательные стенды;

Датчики, устанавливаемые на механизме, которые, как правило, не включаются в комплект поставки, так как их выбор и установка осуществляются предприятиями, изготавливающими механическую часть технологического аппарата, однако электропривод должен иметь возможность работы с этими датчиками. Командные, сигнальные и управляющие устройства, монтируемые на пульте управления, также не входят в комплект электропривода вследствие того, что пульты при каждой поставке разрабатываются заново.

Функциональная и силовая схемы принятой к проектированию серии электроприводов (согласно таблицы 1.1 приложения 9 к п.1.6) определяется на основании данных, помещенных в приложении 4.

1.8. Выбор преобразовательной части комплектных электроприводов.

Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, число и схема соединения которых определяются параметрами электропривода и примененных тиристоров, системы их охлаждения, защитных RC-цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, системы защиты и сигнализации. К преобразовательной части относят также сетевой трансформатор или анодный реактор, автоматические выключатели на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающий реактор.

Сетевые трансформаторы по своим номинальным параметрам – напряжению и току – согласуются с номинальными параметрами электропривода. Типы и технические данные трансформаторов, применяемых в тиристорном электроприводе, в полном объеме приведены в справочнике по комплектным тиристорным электроприводам 8. В настоящем учебном пособии приводятся только сведения, необходимые для расчета регулирующей части комплектных электроприводов. Основные сведения о трансформаторном и реакторном оборудовании следующее.

Трансформаторное оборудование, используемое для комплектных тиристорных электроприводов постоянного тока, соответствует общим техническим требованиям ГОСТ 16772-77.

Основные параметры преобразовательных трансформаторов для тиристорных электроприводов приведены в таблице 8.1. приложения 10 к п. 1.8.1.

Трансформаторное оборудование выбирается в соответствии с параметрами ТП. Шкала соответствует ГОСТ 29593-83.

Номинальный ток электропривода I_НОМ совпадает с номинальным током преобразователя Id_НОМ.

Номинальное напряжение электропривода U_НОМ ниже номинального выпрямленного напряжения ТП Ud_НОМ на 5 – 15 % (таблица 8.2)

Таблица 8.2.

UНОМ, В	220	440	600	750	900
UdНОМ, В	230	460	660	825	1050

Типовые мощности трансформаторов соответствуют ГОСТ 9680-77.

Линейное напряжение сетевой обмотки U₁ трансформаторов соответствует данным, приведенным ниже:

Мощность, кВА U₁, кВ

До 250 ………………………………………………………………….. 0,38

От 400 до 8000…………………………………………………………. 6 и 10

От 10000 и выше ………………………………………………………. 10

Напряжение вентильной обмотки U₂ зависит от номинального выпрямленного напряжения ТП в соответствии с таблицей 8.3.

Таблица 8.3.

UНОМ, В	230	460	660	825	1050
U2, В	205	410	570	710	900

В трансформаторах предусмотрены следующие виды переключения ответвлений сетевой обмотки: без возбуждения (ПБВ) и под нагрузкой (РПН).трансформаторы с ПБВ позволяют при отключении всех обмоток от сети регулировать напряжение в пределах 5 %для компенсирования изменения напряжения питающей сети. Трансформаторы с РПН позволяют проводить ступенчатое регулирование напряжения под нагрузкой на 40 % вниз от номинального выпрямленного значения; число ступеней – не менее 10.

Трансформаторы с ПБВ выпускаются мощностью 400 кВА и выше; трансформаторы с РПН изготавливаются мощностью 4000 кВА и выше.

По виду охлаждения преобразовательные трансформаторы, применяемые в электроприводах, могут быть с естественным воздушным охлаждением при открытом исполнении (типа ТСП), с естественным воздушным охлаждением при защищенном исполнении (типа ТСЗП), с естественным охлаждением негорючим жидким диэлектриком – совтолом (типа ТНЗП), с естественным масляным охлаждением (типов ТМП, ТМНП, ТМПД, ТМНДП, ТРМП, ТМТП), с масляным дутьевым охлаждением и естественной циркуляцией масла (типов ТДП, ТДНП, ТДПД, ТДНПД, ТРДПД, ТДТП, ТРДТП).

Сухие трансформаторы типа ТСП выпускаются на мощности 10 – 250 кВА, типа ТСЗП – 10 – 4000 кВА, совтоловые типа ТНЗП – 400 – 16-- кВА, масляные 2500 кВА и выше.

В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные.

Двухобмоточные трансформаторы в свою очередь выполняются с одной активной частью (типов (ТСП, ТСЗП, ТНЗП, ТМП, ТДП, ТМНП, ТДНП, ТРМП, ТРДП) и с двумя активными частями (типов ТМПД, ТДПД, ТМНПД, ТДНПД, ТРДПД). Двухобмоточные масляные трансформаторы имеют исполнения, в которых вторичная обмотка расщеплена на две части – трансформаторы с расщепленными обмотками (типов ТРМП, ТРДП, ТРДПД).

Трансформаторы с одной активной частью двухобмоточные (типов ТСП, ТСЗП, ТНЗП, ТМП, ТДП, ТМНП, ТДПН) и с расщепленными обмотками (типов ТРМП, ТРДП) предназначены для питания ТП по трехфазной мостовой выпрямительной схеме. В трансформаторах с расщепленными обмотками (серий ТРМП, ТРДП) каждая вентильная обмотка рассчитана на полное выпрямленное напряжение и полную силу выпрямленного тока ТП. Сетевая обмотка этих трансформаторов рассчитана на неодновременную работу вентильных обмоток длительно, т.е. трансформатор допускает длительную работу одной вентильной обмотки с ее номинальным током только при отключенной другой вентильной обмотки. Таким образом, трансформаторы серий ТРМП и ТРДП могут быть использованы для питания электроприводов с реверсивным ТП, включенными только по перекрестной схеме. Для использования этих трансформаторов для реверсивных ТП с совместным управлением выпрямительными группами каждая вентильная обмотка и сетевая обмотка рассчитаны на 110 %-ный номинальный ток ТП (для учета уравнительного тока).

Трансформаторы с двумя активными частями в одном баке двухобмоточные (типов ТМПД, ТДПД, ТМНПД, ТДНПД) и с расщепленными обмотками (типа ТРДПД) предусмотрены для создания эквивалентных 12-пульсных схем для ТП на напряжения 660, 825, 1050 В.

Каждая вентильная обмотка таких трансформаторов рассчитана либо на полное напряжение и половину номинального тока ТП для возможности параллельного соединения выпрямительных мостов, либо на половинное напряжение и полный ток ТП для возможности последовательного соединения выпрямительных мостов.*

Сетевая обмотка таких трансформаторов (типа ТРДПД, где после класса напряжения указана буква Р) с расщепленными обмотками рассчитана на неодновременную работу вентильных обмоток длительно, т.е. такие трансформаторы могут быть использованы для питания реверсивных ТП, включаемых только по перекрестной схеме.

Имеются также другие исполнения трансформаторов типа ТРДПД (где после класса напряжения отсутствует буква Р) с двумя активными частями и с расщепленными обмотками. Каждая вентильная обмотка рассчитана на полное напряжение и половину тока ТП, а сетевая обмотка каждой активной части трансформатора на одновременную работу обеих вентильных обмоток. Эти трансформаторы могут быть использованы для питания реверсивных ТП, включаемых по противопараллельной схеме. Их можно использовать также для нереверсивных схем с параллельным соединением мостов, для реверсивных схем двухдвигательных электроприводов с параллельным соединением мостов и т. д.

В настоящее время вместо двухобмоточных масляных трансформаторов с ПБВ с двумя активными частями (типов ТМПД и ТДПД) и трансформаторов с расщепленными обмотками с двумя активными частями (типа ТРДПД) выпускаются трехобмоточные трансформаторы.

Трехобмоточные преобразовательные масляные трансформаторы (типов ТМТП, ТДТП, ТРДТП) предназначены для питания ТП, в которых используется эквивалентная 12-пульсная схема выпрямления при параллельном соединении мостов, для двухдвигательных электроприводов, для реверсивных ТП, включаемых как по противопараллельной схеме, так и по перекрестной схеме.

Трансформаторы для электроприводов выпускаются климатического исполнения У (УХЛ) категорий размещения (ГОСТ 15150-69): категории 2 – трансформаторы с масляным охлаждением, категории 3 – трансформаторы с воздушным охлаждением мощностью 160 кВА и выше, категории 4 – трансформаторы с воздушным охлаждением мощностью до 100 кВА и совтоловым охлаждением.

Трансформаторы типа ТСП (открытого исполнения) предназначены для встраивания в шкафы; трансформаторы типов ТСЗП и ТНЗП (защищенного исполнения) устанавливают в помещении рядом со шкафами электропривода; масляные трансформаторы размещают отдельно в специальных камерах.

____________

* последовательное соединение выпрямительных мостов в настоящее время не применяется.

** указывается только для трансформаторов, выполненных с расщепленными вторичными обмотками.

Обозначение типов трансформаторов содержит следующие данные (в той последовательности, в которой они приводятся в обозначении): Т – число фаз (трехфазный); Р – расщепление обмоток **; С, С3, М, Д, Н – вид охлаждения (соответственно воздушное при открытом исполнении, тоже при защищенном исполнении, естественное масляное, масляное с дутьем, с негорючим жидким диэлектриком); Н – наличие РПН (для трансформаторов с ПБВ эта буква отсутствует); Т – количество вторичных обмоток – трехобмоточные (для двухобмоточных эта буква отсутствует); Д – две активные части в одном баке (только для соответствующих трансформаторов); через тире приводится типовая мощность в киловольт-амперах; через дробь – класс напряжения сетевой обмотки в киловольтах (0,7 кВ или 10 кВ); после класса напряжения может стоять буква Р, обозначающая реверсивные ТП электроприводов, выполненные по перекрестной схеме; У2 (У3, У4) – климатическое исполнение и категории размещения по ГОСТ 15150-69.

В п.п. 1.8.1-1.8.3 приведены данные по основным сериям преобразовательных трансформаторов, используемых в настоящее время для тиристорных электроприводов постоянного тока:

• сухим (мощностью от 10 до 100 кВА, 160 и 250 кВА, от 400 до 1000 кВА, от 1600 до 4000 кВА);

• совтоловым;

• масляным (с одной активной частью двухобмоточным и трехобмоточным).

Все приведенные силовые трансформаторы для тиристорных электроприводов выдерживают циклические перегрузки по классам 2-4 в соответствии с ГОСТ 16772-77. Продолжительность перегрузки 75 % в течение 1 мин, 100 % в течение 15 с и 150 % в течение 10 с. перегрузки имеют циклический характер и за время цикла, состоящего из перегрузки и паузы, среднеквадратичное значение тока не должно превышать номинальное значение. Время усреднения 10 мин.

Реакторное оборудование, используемое для комплектных тиристорных электроприводов, соответствует общим техническим требованиям ГОСТ 16772-77.

В электроприводах применяются однофазные сглаживающие реакторы, включаемые в цепь постоянного тока, и трехфазные токоограничивающие (анодные) реакторы, включаемые в цепь переменного тока.

Основные параметры реакторов приведены в таблице 8.4 приложения 10.

Реакторное оборудование выпускается климатического исполнения У (УХЛ) и категории размещены 3 (для серий ФРОС и РТСТ) и 4 (для серий СРОС и СРОСЗ) по ГОСТ 15150-69.

Все приведенное реакторное оборудование, как и трансформаторное, выдерживает циклические перегрузки для электроприводов в соответствии с ГОСТ 16772-77.