Приложение 1 Технические характеристики генераторов для индукционного нагрева пятого поколения серии ТПЧ-5 в диапазонах от 50 Гц до 22 кГц, от 25 кВт до 4 МВт. (Обновление 20.06.2016г.) 1. Основные данные. Табл.1. Условия эксплуатации серии Т5. № Наи


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
ПрЧлЭжХнЧХ

1

ТХхнЧчХЯкЧХ хТрТктХрЧЯтЧкЧ

гХнХрТтЭрЭв

Фля ЧнФукцЧЭннЭгЭ нТгрХвТ


пятЭгЭ пЭкЭлХнЧя

ЯХрЧЧ ТПВ
-
5


в ФЧТпТзЭн
Тх

Эт 50 Гц ФЭ
22

кГц
, Эт –5 кВт ФЭ — МВт

(
ОУнЭвлХнЧХ
20.06.
201
6
г.)

1.

ОЯнЭвныХ ФТнныХ

1.1.

ТПЧ


это исторически сложившаяся аббревиатура, обоз
начающая серию тиристорных
преобразователей частоты, применяемых для индукционного нагрева металлов.
С 1960 года в серии ТПЧ
сменилось 4 поколения (см.

Тиристорный

преобразователь

частоты



Википедия
).
Новая серия
генераторов 5
-
го поколения имеет одинак
овое обозначение кириллицей и латиницей Т5, или
альтернативное обозначение ТПЧ
-
5, если по контексту сравнивается с серией предыдущего поколения
ТПЧ
-
4
.
Новая серия

Т5
расширена
по номенклатуре частот и мощностей по отношению к предыдущим
поколениям
:

частота

от 50 Гц до
22

кГц, мощность от 25 кВт до 4 МВт

(
в одиночном
генераторе
)
.
Общие
условия эксплуатации серии
Т5

даны в Табл.1, основные параметры приведены в Табл.2.

Табл
.
1. Условия эксплуатации

серии

Т5



Наименование показателей

Единицы измерения

Числовы
е значения

1

Температура окружающей среды


С

0 ÷
4
0

2

Температура охлаждающей воды на входе
, не более


С

35

3

Влажность окружающего воздуха, до

%

90

4

Уровень запылённости
, до

мг/м
3

20

5

Степень защиты оборудования в шкафу, не ниже

IP

55

6

Гарантийны
й срок
Т5

от момента отгрузки

год

2.5


Т
абл
.
2
. Основные
параметры

серии

Т5



Наименование показателей

Ед
.


Числовые значения

1

Ряд номинальных мощностей на выходе
Pn

*
1
)

кВт

25
; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160;
200; 250; 320; 400; 500; 630; 800;
1000
; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200;
4000

2

Ряд
номинальных
частот

fn

*
1
)


По умолчанию в генераторе предусматривается
двукратный диапазон изменения частоты
0.5..1.0
fn

кГц

0.
05
(0.06)
;

0.
1
2
5;

0.
25
; 0.
5
;

1.
0
;
2.5
;
4
.0
;
8(
10
)
;
16
;
22

3

Ряд н
оминал
ьных напряжен
ий на выходе
U
n

*
1
)

В

4
00
;

5
00
; 800;

100
0;

1600;
2000

4

Ряд н
оминальн
ых

линейных
напряжени
й
Uab

сети

на
входе, 50 или 60

Гц


1*)

В


38
0
;

55
0
͖ 3х660͖
3х690͖

10
00

5

Допускаемое отклонение напряжения на входе


1*)


%

±5

6

Диапазон регулирования напря
жения на выходе͗



-

при номинальном напряжении
Un
=
800В и ниже



-

при номинальном напряжении
Un
=
1000В и выше

В


100
*
1
)


÷

Un

200
*
1
)

÷

Un

7

Диапазон регулирования мощности по отношению к
максимальной

%

0
.1

÷

10
0

8

Допускаемый диапазон изменения пар
аллельной
активной составляющей сопротивления контура Re,
нормирование
выполняется
по отношению к
значению
Re
=
Rn
в
номинальном

режиме


2
*)


Re/Rn

Нет ограничения, любое значение,
при котором контур сохраняет
колебательные свойства

9

Точность стабилизации
напряжения
Ue

при изменении
Re в 2 раза на любом отрезке диапазона Re (если нет
токоограничения)

%

±2

*1) По согласованию допускается
заказать

не нормированное

значение
.

*2) В ТПЧ предыдущих поколений разрешенная зона͗
Re
/
Rn
=0.5͙5, добротность контура
Q
=
2
͙20.

В новой
серии Т5 нет ограничений по

активному

сопротивлению и добротности

контура
.



Рис. 1. Базовая схема серии
Т5

в диапазоне

от 50Гц до
22
кГц, от 25кВт до
1
.25

МВт


Рис. 2. Схема мощных исполнений
Т5
С

от 1.
6

МВт до 4 МВт

1.2.

Пример маркировки исполне
ния
генератор
а͗

Т

5

М

-

320

-

1.0

-

800

-

380

1

2

3


4


5


6


7

1.
Название с
ери
и




2.
Пятое п
околение



3.
Г
руппа конструкций (А, М, С), п.
1.6


4. Номинальная мощность на выходе, Табл.2, п.1

5.
Номинальная

частот
а
fn
,

Табл
.2, п.2

6.

Номинальное напряжение на выходе, Табл.2, п.3

7. Номинальное напряжение сети, Табл.2, п.4

Генератор

должен

обеспечить требования по всем пунктам Табл.2 в двукратном диапазоне изменения
частоты
(50͙100%

fn
)
. При этом каких
-
либо изменений (переклю
чений)

в силово
м блоке генератора не
требуется,
меняется только сам контур нагрузки, который собственно задает частоту.


Если диапазон частоты более 2
-
х кратного (используются несколько контуров), то в поле 5 указываются
верхняя и нижняя частоты, разделяем
ые косой чертой «/».

1.3.

Базовая схема
Т5

(Рис.1) включает в себя выпрямитель (
Rectifier
), звено постоянного тока и инвертор
(
Inverter
).
На Рис.1 мгновенные значения величин обозначаются строчными буквами курсивом.
В
таблицах и п
о тексту в обозначениях средни
х или эффективных значений ставятся жирные заглавные
буквы без курсива, например͗ средний ток

дросселя

Id
, эффективное напряжение контура
Ue
,

эффективное
линейное напряжение
Uab
.
Звено постоянного тока содержит фильтрующую емкость

Cd
,
дроссель

Ld

и
диодно
-
транзисторный чоппер на базе
IGBT

(
Chopper
). Чоппер регулирует ток в дросселе

Ld
. Параллельный колебательный контур нагрузки
CeLeRe

подключается к выходу инвертора и
определяет выходную частоту инвертора, которая
примерно на 3..5%

выше резонансной частоты
контура.

1.4.

Чтобы
обеспечить оптимальную
форму тока в

пита
ющей

сети
,

с
хема мощных исполнений
Т5

строится на
базе

12
-
пульсного
выпрямител
я

(Рис.2). Выпрямител
ь

запитан от трансформатора с двумя
группами
вторичных обмоток, сдвинутых по фазе на 30

, по схеме «зв
езда» у первой группы и «треугольник» у
второй группы. В результате на первичной стороне трансформатора достигается высокое качество формы
потребляемого тока (близость к синусоиде).

1.5.

Номинальные напряжения на выходе
генератор
ов согласуется с номинальными на
пряжениями
конденсаторов контура. По согласованию Изготовителя с Заказчиком могут использоваться
нестандартные номинальные напряжения


см. Примечание 1 к Табл.2.

1.6.

Генераторы

Т5

подразделяется на 3 группы по конструктивному исполнению͗

1.6.1.

В группе
Т5
А (буква

A


от слова


Air

), от 25 кВт до 3
2
0 кВт, все
тепловыделяющие
компоненты
охлаждаются воздухом
.
Полупроводниковые компоненты имеют модульный тип и привинчиваются
к общему радиатору, конструкцию см. в п.
3.4
.
При малой мощности
,

до 80

кВт
,

вентилятор не
ставится


используется естественное охлаждение.

1.6.2.

В группе
Т5
М (буква

M


от слова


Module

), от 125 кВт до 5
0
0 кВт,

используются тиристоры
модульного типа, которые привинчиваются к плит
е

с жидкостным охлаждением (водяным). Вода
изо
лирована, не имеет электрического потенциала, поэтому к воде нет жестких требований по
чистоте и электропроводности. Допускается использование проточной воды по ГОСТ 16323
-
79 с
учетом дополнительных требований
:



на входе системы должна быть установлена сетк
а с размерами отверстия не более 1х1 мм͖



количество нерастворимых осадков (механических примесей) не более 12 мг/л͖



удельное электрическое сопротивление не менее 4 кОм•см.

1.6.3.

В группе
Т5
С (буква

C


от слова


Capsule



таблетка), от 100 кВт до 4 МВт (в одино
чном
генераторе
),

используются тиристоры таблеточного типа с жидкостным охлаждением (водяным).
Вода находится под электрическим потенциалом, к ней предъявляются жесткие требования по
удельному электрическому сопротивлению
:
не менее 50 кОм•см
. Качество воды

должно
обеспеч
иваться

посредством двухконтурной системы водяного охлаждения с применением
централизованных или индивидуальных теплообменников
.

1.7.

Характеристики
генератора

в основном определяются типом тиристоров, используемых в инверторе.
Типы тиристоров и
их основные параметры представлены в Табл.3.

Как правило, в
о всех группах

генератор
ов

Т5
А,
Т
5М,
Т
5С в

каждом

плече инвертора

используется один тиристор. Однако
в случае
использования тиристоров с малым временем выключения и низким классом
могут использоват
ься два
последовательных

тиристора в плече
.


Табл
.
3. Основные параметры тиристоров инвертора в

группах исполнений

Т5
А,
Т
5М,
Т




Изготовитель

Тип тиристора в
инверторе

Конструкция

Средний
ток, А

Класс,
V

Время
выключения
tq
,
µ
s


Конструктивные исполнени
я
Т5
А,
Т


1

Semikron

SKKT
-
33
0/
18

Модульная

33
0

18
00

5
0
͙
15
0

2

Semikron

SKKT
-
57
0/
18

Модульная

57
0

18
00

100
͙
200

3

Proton

MTF3
-
375
-
15
-
A2

Модульная

375

1500

16; 20; 25

4

Proton

MTFS3
-
305
-
11
-
A2

Модульная

300

1
1
00

5; 6.3

5

Proton

MTFS3
-
400
-
15
-
A2

Модульная

4
00

1400

8
; 10; 12.5; 16

6

Proton

MTFS3
-
630
-
15
-
A2

Модульная

630

1500

16; 20; 25; 32

7

Proton

MTF3
-
42
0
-
21
-
A2

Модульная

42
0

21
00

16


Конструктивные исполнения
Т5
С

1

Proton

ТБ953
-
630
-
36

Таблеточная

630

3600

50

2

Proton

ТБИ233
-
320
-
24

Таблеточная

320

2400

2
5; 32; 40

3

Proton

ТБИ243
-
630
-
22

Таблеточная

630

2200

32

4

Proton

ТБИ153
-
800
-
15

Таблеточная

800

1500

10; 12.5; 16

5

Proton

ТБИ353
-
800
-
34

Таблеточная

800

3400

63; 80; 100

6

Proton

ТБИ153
-
1000
-
15

Таблеточная

1000

1500

12.5; 16; 20; 25

7

Proton

ТБИ153
-
12
50
-
15

Таблеточная

1250

1500

16; 20; 25; 32

8

Proton

ТБИ873
-
1600
-
40

Таблеточная

1600

4000

125; 160

9

Proton

ТБЧ123
-
200
-
14

Таблеточная

200

1400

6.3

10

Proton

ТБЧ133
-
400
-
12

Таблеточная

400

1200

5; 6.3; 8

11

Proton

ТБЧ143
-
500
-
11

Таблеточная

500

1100

5; 6.3

12

Proton

ТБЧ343
-
500
-
11

Таблеточная

500

1100

5; 6.3

13

Proton

ТБЧ153
-
800
-
14

Таблеточная

800

1400

8; 10; 12.5; 16


1.8.

Для повышения мощности предусмотрена групповая работа
генератор
ов
Т5

на общий контур нагрузки.
Например, объединение в группу двух
генерат
ор
ов с единичной мощностью 4 МВт даст суммарную
мощность 8 МВт.
Кроме группового режима работы также предусматривается одиночный режим работы͗
пуск и работа одного
генератор
а на контур без отсоединения второго
генератор
а.

1.9.

В Табл.2

в пунктах

1
͙4

представлен

Заказчику
широкий выбор
основных выходных параметров
Т5

из
стандартных рядов
. Реализация
широкого

выбора
обеспечивается Изготовителем
Т5

путем
использования
автоматизированной
технологи
и

проектирования

под заказ. В каждом конкретном случае
Заказчику предл
агается вместе с ценами несколько вариантов исполнений, отражающих конкретную
потребность Заказчика.
Исполнения

предоставля
ю
тся Заказчику в виде стандартн
ых

табли
чных
спецификаций

(СТС)
, где
кроме основных параметров из Табл.2, пп.1͙
4
,

даны также

дополните
льные
параметры͗



максимальные температуры полупроводниковых приборов

в области работы

Т5
;



максимальные значения
ток
а
:

в
дросселе
, на входе и выходе
Т5
;




потери в силовых узлах
,

КПД

и выходная мощность

Т5

при различных напряжениях

и частотах͖



расход воды
и перепад давления
,

мощность и шум вентилятора͖



схем
а

с обозначениями электрических величин
;



массогабаритные показатели.

При необходимости Заказчику оказывается помощь в окончательном выборе исполнения.

1.10.

Генераторы

ТПЧ предыдущих поколений генерируют высши
е гармоники тока в питающую сеть,
частота которых в десятки и сотни раз выше частоты питающей сети. Высшие гармоники тока искажают
синусоидальную форму кривой напряжения
сети
и создают помехи другим электро
-
потребителям
,
которые подсоединены к этому же узл
у сети
.
Устаревший г
осударственный стандарт ГОСТ 13109
-
67,
скорректированный в 1970 и 1987 годах, и действующий до 01.01.1999 года, предусматривал норму для
среднеквадратичного

коэффициента несинусоидальности напряжения
KU
=5%
, в подсчет которого
входили то
лько 12 гармоник


от 2
-
ой до 13
-
ой. В то же время искажение напряжения сети от влияния
ТПЧ происходило от более высоких гармоник тока. В результате
генераторы

ТПЧ до 4
-
го поколения могли
де
-
юре удовлетворять норме по среднеквадратичному коэффициенту
KU
, н
о де
-
факто создавали помехи
другим потребителям.

Новый м
ежгосударственный стандарт
ГОСТ 13109
-
97
, соответствующий международным стандартам
МЭК, подписанный 9
-
ю странами и введенный с 01.01.1999 года, предусматривает
не только

норм
у

для
среднеквадратичного

коэффициента
KU
=8%

(где теперь вводятся 39 членов),
но
также нормы для
отдельных гармонических составляющих от 2
-
ой до 40
-
ой

и далее до бесконечности.

Силовой фильтр в звене постоянного тока
генератор
а Т5 спроектирован таким образом, чтобы
обеспечить норм
ы для всех гармонических составляющих и одновременно для среднеквадратичного
коэффициента
KU
.
Генераторы

Т5

допускается подсоединять к
узлу

сети достаточной мощности при
соблюдении правил электромагнитной совместимости
. Доказательство соблюдения стандарта
смотрите

в Приложении

по ссылке
.

1.11.

В Табл.4 показаны преимущества серии
Т5

по номенклатуре и параметрам по сравнению с
аналогичными
генератор
ами других производителей

(
рассмотрение до 22 к
Гц).

1.12.

Генераторы

пятого поколения
Т5

по отношению к предыдущим поколениям

ТПЧ

обладают
повышенной надежностью и улучшенными характеристиками во всех аспектах эксплуатации


смотрите
раздел 2.


Табл
.4
.
О
сновны
е

параметр
ы

генератор
ов
от
различных производит
елей









Параметр




Ед.

aljuel.eu



Таллинн

termolit.

com


Украина

reltec.biz


Екате
-

ринбург

inducto

therm.

ru

США

ameri

therm.

com

США

kuraist.

narod.

ru

Уфа

rocindu

ktor.ru

Челя
-

бинск

1

Диапазон частот

кГц

0.05
÷
22

1.
0
÷
8
.0

0.15
÷
10

0
.2
÷10

0.5
÷
15

0.
5
÷
22

0.2
÷
6.0


2


Минимальная
/
максимальная номинальная

мощн
ость

(в одиночном генераторе)

для

исполнени
й с
разными

номинальными

частотами

-

0.05
(0.06)

кГц

кВт


5
0
/4000

-

-

-

-

-

-

-

0.
1
25
кГц

кВт

-

-

-

-

-

-

-

0.
25

кГц

кВт

-

800/
3600

150/1750

-

-

1000

-

0
.5 кГц

кВт

50/1600

320/3600

200/800

800

-

1.0
кГц

кВт

320
/1500

250/500

100/750

-

2.5
кГц

кВт

40/1600

50/
63
0

250/1000

50/320

35/500

63
/320

100/750

-

4.0
кГц

кВт

50/500

160/800

-

63
/63

50
/200

-

8
(10)

кГц

кВт

40/800

50/350

63/320

15/35

20/500


12/100

-

-

1
6

кГц

кВт

40/400

-

-

-

-

-

22

кГц

кВт

25/200

-

-

-

-

3

Групповая работа

на общий контур

(п.
1.8
)


+

-

-

-

-

+

-

4

Варианты охлаждени
я
:

-

жидкостное

-

воздушное



+

+


+

-


+

-


+

-


+

-


+

+


+

-

5

Соблюдение нор
м
влияния на сеть по
ГОСТ
13109
-
97


+







6

Универсальность
(автоматизированное
параметрирование,
п.
2.16
)


+

-

-

-

-

-

-

7

Мульти
-
частотный

режим (п.
2.17
)


+

-

-

-

-

-

-

8

Черн
ый Ящик (п.
2.18
)


+

-

-

-

-

-

-

9

Интернет
-
Диагностика
(п.
2.19
)


+

-

-

-

-

-

-

10

Модельная поддержка
пуско
-
наладки (п.
2.20
)


+

-

-

-

-

-

-

11

Гарантийный срок (п.
4.8
)

год

2.5








2.

УлучшХнныХ э
кЯплуТтТцЧЭнныХ тХхнЧчХЯкЧХ хТрТктХрЧЯтЧкЧ

гХнХрТтЭрЭв Т•
пЭ ЭтнЭшХнЧю к ТПВ прХФыФущЧх пЭкЭлХнЧШ

2.1.


В
ысокий КПД
.

Потери

в
Т5

снижены за счет применения новых технических решений
. В
классическую
схем
у

параллельного инвертора

вводится
диодно
-
транзисторный
чоппер
(
на базе
IGBT
)
, который

дает
особенно значительные преимущества

по отношению к ТПЧ
-
4

при низких
(ниже 0.5 к
Гц
) и высоких (более
4 кГц) частотах
.
Ток на входе инвертора прерывистый, пауза тока п
оддерживается чоппером на
ограничении͗ не менее
5⁰ на частотах до 2.5 кГц, или не менее 10⁰ на более высоких частотах.

Преимущества прерывистого режима тока на низких частотах проявляется в том, что
значительно
уменьшается установленная мощность дросселя и

потери в нем за счет снижения индуктивности.
Преимущества на высоких частотах проявляется в том, что нет коммутации тока (как в классическом
инверторе тока)
, снижается
di
/
dt
,

нет коммутационных потерь в тиристорах инвертора и демпфирующи
х
цепях.
В результ
ате экономии потерь обеспечивается

высокий

КПД
. Например,

в мощном
высокочастотном исполнении
Т5
С
-
900
-
10.0
-
800
-
660

значение КПД в номинальном режиме равно 97.3%.
П
ри частотах до 1 кГц в большинстве исполнений
значение КПД
выше
98%
.

2.2.

Стойкость к коротким зам
ыканиям



это качество сохраняется в
Т5
, как и в предыдущих поколениях, как
наиболее ценное качество
классической схемы
. Замыкания внешние (в нагрузке) и внутренние (порча
любого силового полупроводника) во всех случаях не приводят к разрушению конструкции

и нарушению
товарного вида (копоть, брызги расплавленной меди и т.п.).
При порче тиристоров и коротких
замыканиях в любых точках схемы система защиты выключает
IGBT
, что приводит к прекращению
аварийного тока.
Также порча

самого

IGBT

(отказ выключения)

не

должна повлечь порчу других силовых
компонентов
, т.к. инвертор остается в работе для поглощения остаточной (на момент аварии) энергии в
звене постоянного тока.

П
ротивоэдс инвертора
препятствует

нарастанию

аварийно
го

ток
а в дросселе
Ld
,
пока

догора
ет

после
дняя пара тиристоров выпрямителя. Дальше идет безопасный разряд емкости
фильтра
Cd

на остающийся в работе инвертор.

Стойкость к коротким замыканиям является
принципиальным достоинством по отношению к

транзисторным

инверторам напряжения, где отказ
выключени
я
IGBT

по любым причинам (порча самого
IGBT

или нарушение в управлении) приводит к
тяжелым последствиям

и
нарушению товарного вида
.

2.3.

Оптимальный выбор
охлаждения
. Варианты охлаждения описаны в п.
1.6
. Для исполнений малой
мощнос
ти предпочтителен воздушный способ охлаждения
, естественный или принудительный

(группа
Т5А)
.
Для оптимизации охлаждения

предусмотрена

регулировка
напряжения на

вентилятор
е
относительно номинального значения +/
-
5%.

Исключается вопрос «грязной» воды
,

нет уте
чек
,
может
обеспечи
ваться

длительн
ая

эксплуатацию без участия обслуживающего персонала. При относительно
малых мощностях, до границы порядка 160
÷

250 кВт,
генераторы

группы
Т5
А относительно дешевы и
компактны.

Н
ачиная с мощности порядка 250
÷

320 кВт бол
ее компактны
генераторы

группы

Т5
М

с
водоохлаждаемой плитой.

Вода изолирована от электрического потенциала, поэтому п
литу допускается
охлаждат
ь

проточной

водой
,
у
котор
ой повышенная электропроводность по сравнению с
дистиллированной водой.

При отсутствии п
отенциала в

воде исключаются электрические токи
,
разъедающие штуцера
.

Для мощных исполнений, порядка 500 кВт и выше, экономически оправдана таблеточная конструкция
Т5
С и двухконтурная система охлаждения

с применением централизованных или индивидуальных
те
плообменников
, где обмениваются теплом «чистая»

(не электропроводная)

и проточная вода
.
Эксплуатационным привлекательным достоинством таблеточной конструкции также являются дешевизна
и широкая доступность

таблеточных

тиристоров после окончания гарантийного

срока
генератора
. В то же
время потребитель может купить у изготовителя
Т5

любые запчасти (п.
4.5
).

2.4.

Улучшен тепловой режим

слаботочного электронного оборудования (система управления) за счет
уменьшения температуры воздуха внутр
и шкафа
. При необходимости

дроссел
ь выносится

в отдельный
теплоизолированный вентилируемый отсек, см. пп.

3.3
,
3.4
. В старых ТПЧ утечка тепла в воздух от
водоохлаждаемого дросселя составляла значите
льн
ую

долю, примерно 20͙30%
, особенно, когда уже на
входе в систему охлаждения вода горячая (35⁰С)
. Такая утечка тепла вызывала подогрев воздуха в шкафу,
что могло вызв
ать отказы в системе управления при
максимально
допускаемой температуре
окружающей среды

(40⁰С) и одновременно при
максимально
допускаемой температуре воды на входе
(35⁰С).

2.5.

Выпрямитель открыт
,

угол

управления поддерживается вблизи точки

α
=0

практически
в
о всей области

работы
Т5
.
К
осинус
сдвиг
а

фазы тока в питающей сети

близок к 1.
В результат
е экономится реактивная
мощность
, а также

минимальны
искажения в сети.

Р
егулировка выпрямителя используется
только
в
некоторых отдельных случаях для исключения энергетически невыгодной формы тока инвертора, а также
для плавного пуска
Т5
. Регулировка выпрям
ителя при пуске необходима
, чтобы, во
-
первых, избежать
броска тока при заряде емкости фильтра, во
-
вторых,
предотвращается тяжелый аварийный режим
в
случае изначально испорченного силового компонента (
например,

брак

IGBT
)

или ошибок в силовой
части и управл
ении
.


2.6.

Уменьшены
(исключены)
пиковые

напряжения

на тиристорах инвертора.
Введение чоппера позволяет
использовать прерывистый

режим
тока

инвертора.

Пиковое обратное напряжение на тиристорах либо
нулевое (при определенных сочетаниях входного и выходного напр
яжений
Т5
), либо незначительное
даже при отсутствии демпфирующих
RC
-
цепей.
В результате резко снижается требование по классу
тиристоров, снижаются потери в демпфирующих
RC
-
цепях
на порядок, или
RC
-
цепи вообще не ставятся
.
Возрастает надежность инвертора, и
сключается одна из наиболее частых причин порчи тиристоров



пробой обратным напряжением (
в старых ТПЧ


по статистике около 40%)
.

2.7.

Исключен бросок тока

в

случае

срыва коммутаций инвертора. Бросок тока характерен для ТПЧ
предыдущих поколений,

и в некоторых

случаях опасен,

поскольку выпрямитель имеет задержку
перехода в инверторный режим

при аварийном выключении ТПЧ
.

Например, если при пустом индукторе
произошел случайный срыв коммутаций

(по помехе)
, в результате чего ток увеличился, то, в случае
восстановле
ния колебаний (что реально при пустом индукторе) происходит
неустранимое
увеличение
напряжения на нагрузке значительно выше номинального
,

и создается опасность
пробоя

тиристоров

прямым напряжением
.
Однако
,

в

Т5

любой аварийный режим в инверторе безопасен
благодаря

отключению от источника энергии с помощью

чоппера.


2.8.

Исключается наиболее частая причина
порчи

тиристоров



пробой
прямым

напряжением.
В

предыдущих поколениях ТПЧ

при каких
-
либо нарушениях потенциально существует опасность подъема
напряжения инвер
тора свыше номинального. Когда этот

подъем
происходит при открытом выпрямителе,
его

нет возможности остановить

и предотвратить

вследствие задержки выпрямителя
.

Этот недостаток
является наиболее частой причиной порчи тиристоров



по статистике около 50%
.

В
серии Т5

от
ключение
от источника энергии выполняется чоппером,

что надежно предотвращает подъем напряжения.

2.9.

Управляемый выпрямитель, чоппер и инвертор



это комбинация,
которая
име
ет

свойство взаимной
самозащиты
.
Если произошел отказ

в выпрямителе или инве
рторе

(неважно, в силовой части или
управлении)
, то

выключени
е

чоппера

приводит во всех случаях к размыканию цепи тока. Если же

внезапно

произошл
а

порча самого чоппера

(
отказ выключения

IGBT
)
, то

инвертор поглощает остаточную
энергию звена постоянного тока

(см. п.
2.2
).
Двойной
случайный
о
тказ одновременно в чоппере и

в

инверторе настолько маловероятен, что практически нереал
ен
.

Глобальный отказ, например, потеря
одного из напряжений питания в системе управления

всегда

прив
о
д
и
т к

выключению чоппера и разрыву
цепи тока.

2.10.

Эффективность в режиме

т
окоограничени
я
.

При холодном состоянии металла активная
составляющая сопротивления нагрузки Re меньше номинального значения Rn, в результате наступает
режим токоограничения
-

ток поддерживает
ся максимальным, а напряжение снижается. Происходит
потеря мощности, что приводит к увеличению продолжительности цикла нагрева. Эффективность
генератора оценивается при глубоком токоограничении, обычно в точке Re/Rn=0.5.
В старых ТПЧ
снижение мощности в то
чке
Re
/
Rn
=0.5

составляет
примерно͗ минус

55͙60%.
У новых генераторов

Т5

выпрямитель открыт, поэтому процент
снижени
я

мощности в точке
Re
/
Rn
=0.5

значительно меньше,
что
зависит от соотношения входного и выходного напряжений. Например
,

при входном напряжени
и
Uab
=
660
В и выходном
Un
=1000
В
изменение

мощности в
Т5

составляет

минус

20%, а при
Uab
=
38
0
В и
Un
=
8
00
В

(или 1000В)

снижение мощности в
Т5

вообще отсутствует



т.е. во всем диапазоне
токоограничения
Re
/
Rn
=0.5
͙1 мощность равна номинальной. Такой эффект значит
ельно сокращает цикл
нагрева.

2.11.

Усовершенствован способ пуска
. Способ пуска (разряд пусковой емкости) в ТПЧ предыдущих
поколений
требует
пусковую емкость
не менее 20% от емкости контура
. При низких частотах требуются
также
весьма

мощн
ые
цепи разряда и заряда

в Блоке Пуска
. В
Т5

изменен способ пуска͗
чоппер
позволяет осуществить пуск

Т5
, как правило,

без пускового устройства

(или с незначительной
поддержкой упрощенного Блока Пуска при особенно длинной линии к контуру). С
оответственно нет
подбора пусковой емкос
ти под конкретную нагрузку.

Новый способ обладает высоким запасом
коммутационной устойчивости, что дает возможность надежного пуска

без ограничений


при
люб
о
м
сопротивлении активной составляющей контура

(
Табл.2
, п.
8
)
.


Также исключается недостаток старого

способа͗ пожароопасность
.
В старом способе

разрядная цепь
подключена параллельно контуру.

Поскольку т
иристоры
Блока Пуска
в

рабочем режиме

находятся под
высоким напряжением

контура
, то
потенциально
возможен пробой из
-
за брака
по
класс
у,

или из
-
за
включени
я
по помехе

и других нарушениях управления
.

Пробой с образованием двусторонней
проводимости (КЗ) приведет к тому, что
пусковая емкость подсоедин
ится

параллельно

контуру как
добавочная емкость
. Инвертор в принципе может продолжать работать

(
с высоким значен
ием
di
/
dt

во
время коммутации
) до

возникновения

тяжелой аварии с
воспламенени
ем

разрядных проводов Блока
Пуска и с одновременным выходов из строя тиристоров инвертора. Чтобы избежать воспламенения
проводов приходится ставить дорогие высоковольтные предохра
нители в цепь разряда Блока Пуска.
Предохранители спасают от воспламенения, но тиристоры инвертора выходят из строя.

Кроме того, сами
предохранители иногда выходят из строя при штатном разряде пусковой емкости
. Такой случай
возможен
, когда требуется больша
я пусковая емкость при достаточно большой емкости контура
, что
снижает надежность

в эксплуатации
.

2.12.

Расширен контроль состояния
генератора
.

Сохраняются датчики тока выпрямителя и инвертора

и

термоконтакты во всех тепловыделяющих узлах
. Трансформатор обратно
й связи заменяется более
надежным датчиком напряжения, в котором меньше ошибка фазового сдвига и шире частотный
диапазон. Также в
водятся

два

дополнительны
х

датчик
а

напряжения
:
для контроля противоэдс инвертора
и

для контроля

напряжения выпрямителя. Такой к
онтроль позволяет надежнее строить систему защиты.


Д
атчик противоэдс
инвертора
позволяет контролировать не только прямое, но и обратное

пиковое

напряжение на тиристорах
, что повышает эффективность защиты.

Датчик напряжения выпрямителя полезен тем, что по
зволяет точнее и надежнее диагностировать
сложные аварийные режимы, которые сохраняются в Черном Ящике и параллельно в
Б
азе
Д
анных
Интернет
-
Диагностики ТПЧ.

В системе регулирования датчик напряжения выпрямителя не используется
,
поэтому в

случае необходимос
ти допускается подсоединить входные провода датчика в
любые
другие
точки силовой схемы для контроля какого
-
либо напряжения. После
пересылки

желаемой

Осциллограммы в Черный Ящик

или (и) в Базу Данных
, рекомендуется вернуть исходное подсоединение.

Сигнал дат
чика тока выпрямителя используется в системе регулирования и для плавного пуска, а
также весьма полезен при анализе аварийных Осциллограмм.
Сигнал
тока выпрямителя

является сборкой
фаз
ных токов на входе
Т5

(до выпрямителя)
, чтобы в случае превышения тока в

любой фазе максимально
быстро снять импульсы выпрямителя. Такая мера предосторожности не является лишней, т.к.
в случае
аварии выпрямителя
исключаются

тяжелы
е

последстви
я
͗ нарушение целостности конструкции и
товарного вида
преобразователя
, выход из строя
силового автоматического выключателя, повреждения в
питающей сети Потребителя.

Для контроля температуры дросселя Ld используются для повышения надежности

и резервирования 2
терморезистора (иногда еще дополнительно
2
термоконтакт
а
)
.

2.13.

Сохранена преемственност
ь

местного (МПУ) и дистанционного (ДПУ) пультов управления по
отношению к предыдущим поколен
иям ТПЧ.
В то же время
обеспечивается гальваническая изоляция
контроллер
а С5 от МПУ и ДПУ. Как и раньше на МПУ имеются кнопки и лампы Пуск, Стоп, Авария,
Автомат Q1
.

Измерительная и
нформация отображается
на МПУ
по 6
-
ти

каналам
͗ выпрямленное
напряжение
Ucd
,
выходная мощность
Pe
,
выходной ток (выпрямленный)
Ie
,

среднее напряжение
противоэдс
Ed
,
выходное напряжение (выпрямленное)
Ue
, выходная частота

Fe
.

Для отображения

используются 4
стрелочны
х

прибора
,

что привычнее и комфортнее для визуального восприятия по
сравнению с дисплеем
. Два стрелочных прибора
имеют двойную разметку шкалы и
переключател
ь на
две позиции. В итоге 4 прибор
а

обслуживают 6 каналов измерения.

В
случ
ае аварийного отключения

генератора

Т5

все показания приборов «замораживаются»
. Это

удоб
но

для
контроля предаварийного
состояния, т.
к
. стрелки останавливаются в положении, предшествующем аварии.
С
брос

аварии (и

сброс

«заморозки») выполняется

кнопкой СТОП.

Более полный контроль
(мониторинг)
с
остояни
я

Т5

выполняется
на персональном компьютере


смотрите п
.
2.14
.

Для оптимальной
эргономи
ки измерительные приборы помещены на уровне головы стоящего
человека. Контроллер
располагается на уровне головы сидящего человека.

2.14.

Каналы

USB

и
RS
-
422
.

В контроллере С5
предусмотрен

в
ыход
USB

для подключения
персонального
компьютера
, где за
пускается сервисная программа
. Эта программа
отобража
ет

показани
я

4
-
х каналов
измер
ений
Pe
,
Ie
,

Ed
,
Fe
, а также
настроечные Константы
. Сервисная программа

создает удобства
для
регулировки

Констант
и

их

«прошивки»
.
Кроме того
, в контроллере С5

предусмотрен выход
дальней
связи
RS
-
422
(сотни метров) для
мониторинга и приема команд

автоматики.

Команды по
зволяют
задавать выходное напряжение
Т5

и тем самым обеспечивать тот или иной закон регулиров
ания

температуры заготовки в индукторе.

Формат команды и протокол согласовываются с Заказчиком.

Дополнительно м
ониторинг обеспечивается

с помощью встроенного в кон
троллер
GSM

модема
посредством обычной сотовой сети и СИМ карты от любого мобильного оператора.

2.15.

Контроллер С5 имеет развитую
сервисную
систему
, охватывающую

параметрировани
е
, пуско
-
наладк
у

и сопровождени
е

Т5

в эксплуатации
.
Компоненты с
ервисн
ой

систем
ы раз
мещены на сайте
www
.
aljuel
.
eu


на страницах͗
Service
,

Diagnostics
.

Сервисная система
включает

в себя

следующи
е инструменты
:



Автоматизированное параметрирование

обеспечивает

у
ниверсальность
генератор
а
Т5

(
п.
2.16
)
;



Мульти
-
частотный режим

Т5

обеспечивает

автоматическ
ий выбор активного

набор
а

настроечных
Констант

в случае переключения выход
ных шин

Т5

на другой контур

(п.
2.17
)
;



Черный Ящик

обеспечивает

автоматическое

сохранение (во Флэш
-
памяти) Осциллограммы
аварийного режима в случае его возникновения

(п.
2.18
)
;



Интернет
-
Диагностика

обеспечивает

фундамент «быстрого реагирования» в эксплуатации

(п.
2.19
)
;



М
одель
ная

поддержка

обеспечивает получение эталонных
Осциллограмм

пусковых режимов

на
математической модели

Т5

(п.
2.20
)
.

2.16.

Автоматизированное параметрирование

обеспечивает у
ниверсальность

генератор
а
Т5
.

Генератор

должен
обеспечиватьс
я

возможност
ями

работ
ы

с разнообразными контурами в рамках

всех

требовани
й
по

Табл.2. Индивидуальная настройка под конкретный контур обеспечивается на основе
автоматизированн
ого

параметрирования



к
онфигурационный файл (КФ) готовится к «прошивке»
сервисным
и средствами
.

В
се настроечные Константы КФ рассчитываются автоматически при вводе
индивидуальных параметров контура (емкость, собственная частота, индуктивность линии)
.
«
П
рошивка»
КФ во Флэш
-
память осуществляется по команде Пользователя
. П
ри необходимости
сервис
предусматривает

также коррекцию онлайн отдельных настроечных Констант
.


2.17.

М
ульти
-
частотный режим
Т5
.

Конфигурационный файл (КФ) включает в себя 4 набора настроечных
Констант для 4
-
х различающихся контуров нагрузки
, у которых
различие
собственны
х

часто
т

весьма
значительное, например 10
-
кратное
.
При пуске
Т5

каждый раз автоматически распознается
контур

и в
результате устанавливается активным тот набор

Констант
, который должен соответствовать данно
му

контуру
. Если
Т5

работает
в пределах 2
-
х кратного измен
ения частоты
,
то
все 4 набора Констант
устан
а
вл
иваются
, как правило,

одинаковыми
.

2.18.

Черный Ящик

обеспечивает сохранение
5
-
ти последних

аварийных Осциллограмм.

Сервисные
средства предусматривают

удобное

считывание Осциллограмм из Флэш
-
памяти и
подробное
отоб
ражение сигналов в графической форме. Осциллограмма содержит
6
аналоговы
х

и
1
2

логически
х

сигнал
ов

с достаточным разрешением

(2 мкс)

и охватывает интервал

нескольких периодов (или десятков
периодов) инвертора

для надежного диагностирования характера аварии
. Также предусмотрена
возможность сохранения не аварийной (штатной) Осциллограммы.

2.19.

Интернет
-
Диагностика
.

Каждое сохранение Осциллограммы в Черном Ящике параллельно
сопровождается пересылкой Осциллограммы в Интернет.

Пересылку осуществляет

встроенный в
конт
роллер

GSM

модем

посредством обычной сотовой сети с помощью СИМ карты от любого
мобильного оператора
.

Осциллограммы приходят в базу данных
по адресу
www.aljuel.eu/c5/index.html

,
где на веб
-
странице отобр
ажается сводная таблица Осциллограмм со всех
генераторов
.
Разработанная

система классификации Осциллограмм
, выложенная по адресу
www.aljuel.eu/Archive1/Diagnostics/html+p
df/c5
-
diagnostics.pdf

,

позволяет по строгим правилам
фиксировать для каждой Осциллограммы результат ее подробного обследования


Диагноз.
В сводной
таблице показаны с
трогие и краткие записи Диагнозов тысяч Осциллограмм
, образующих «базу знаний»
.

Интерне
т
-
Диагностика является мощным инструментом, который
позволяет Изготовителю
Т5

в самых
сложных случаях быстро реагировать на возникшую аварийную ситуацию и оказать немедленную
помощь Заказчику в гарантийный и послегарантийный период.

2.20.

Модельная поддержка

пре
дусматривает
бесплатную
пересылку

Заказчику

Осциллограмм

пусковых
режимов
, полученных на математической модели

Т5
, где заданы фактические параметры контура.
Модельные Осциллограммы служат в качестве эталонов для сравнения с фактическими
Осциллограммами, чт
о облегчает пуско
-
наладочные работы.

2.21.

Выдерживаются нормы

по допустимому искажению

напряжения

питающей сети

от влияния
генератор
а
Т5
. Смотрите в п
.
1.10

ввод в действие

нового

межгосударственного стандарта

ГОСТ 13109
-
97
.
Требован
ия к сети по мощности, правила подсоединения
Т5

к
узлу

сети и обеспечение электромагнитной
совместимости смотрите в Приложении

по ссылке
.

2.22.

Способ охлаждения дросселя
Ld

в генераторах Т5 в
оздушный или жидкостный.
Охлаждающая
жидкость (вода) в дросселе
Ld

имеет нулевой электрический потенциал


изолирована от обмотки (п.
3.1
).

2.23.

Оценка надежности.

Де
-
факто
генераторы

серии
ТПЧ предыдущих поколений имеют срок службы
25
лет и более.
Дополнительную надежность вносят т
ехнические решения

пятого поколения
,
перечисленные в
ыше
, в связи с чем
,

гарантийный срок эксплуатации повышен
(п.
4.8
)
по отношению к
предыдущим поколениям ТПЧ и по отношению к
д
ругим производителям
генератор
ов
.


3.

КЭнЯтрукцЧя

3.1.

В
генератор
ах мощностью до 1.25 МВт используются дроссели с воздушным охлаждением (
Рис.3
а), а
начиная с мощности 1.6 МВт


с жидкостным (водяным) охлаждением (Рис.3б).




а)







б)

Рис.3. Внешний вид дро
сселей с воздушным (а) и жидкостным (б) охлаждением


Обмотка

обоих типов

дроссел
ей

выполнена из широких тонких (1мм) алюминиевых листов


фольги.
Специальная запатентованная технология обеспечивает контакт алюминиевой фольги с медными
наружными выводами.
Использование фольги позволяет сочетать минимизацию электрических потерь и
хороший отвод тепла как при воздушном, так и при жидкостном охлаждении. Во втором случае
внутри

обмотки

вставл
яется
охлаждающий профиль (спереди и сзади), по котор
о
му циркулир
ует

ох
лаждающая
жидкость, электрически изолированная от обмотки (допускается охлаждение проточной водой).

Обмотка дросселя покрыта тремя слоями изолирующей пропитанной лаком бумаги. Дроссель
проходит стадию лаковой пропитки, для чего выдерживается в горячей лако
вой ванне, после чего
проходит многочасовую сушку. Слой лака является эффективной защитой от пыли и одновременно
значительно уменьшает шум дросселя. Кроме того, для уменьшения шума используются
внутриобмоточные демпферы. По требованию Заказчика может нанос
иться два или три слоя лака. В
последнем случае защита максимальна (технология для подводного использования).

3.2.

Дроссель

с жидкостным охлаждением

имеет 4 канала
протока жидкости
. Входы и выходы 4
-
х каналов
подведены к раздаточной коробке, которая видна слева

сбоку

на Рис.3б
. На
коробке

видны 4 входных
штуцера каналов охлаждения, а

с другой стороны коробки расположены 4 выходных штуцера.
Подсоединяя шланговые перемычки к штуцерам, можно включать каналы последовательно или
параллельно, а также смешанно.
Вариант
ы коммутации
канал
ов

охлаждения позволя
ю
т

оптимально
согласовать перепад давления и расход воды дросселя с другой частью системы охлаждения, которая
охлаждает полупроводниковый силовой блок.

3.3.

Потери, отводимые от дросселя с жидкостным охлаждением, распредел
яются в пропорции͗ 80%
отводятся жидкостью, 20% уходят в воздух.
При необходимости, з
адача отвода воздушного тепла для
обоих типов дросселей, воздушного и жидкостного, решается
путем введения внутришкафной
теплоизолирующей перегородки. В

нижнем

отсеке

шкаф
а

помещается дроссель

и обеспечивается
вентиляция. В верхнем отсеке нет вентиляционных отверстий и обеспечена высокая степень защиты

(Табл.1, п.
5
)

электронного оборудования от пыли и влаги

без циркуляции воздуха (см. п.
3.4
)
.


3.4.

У

конструктивной
группы
Т5
А
р
ебристая часть радиатора заключена в закрытый вертикальный
вентиляционный канал, который входит в нижний отсек шкафа.

Утечк
и

тепла

в воздух

со стороны
контакта

полупроводников

с охладителем

у
всех
групп
Т5
А
,
Т
5М,
Т


незначитель
н
ые
.

Утечки тепла
отводятся через стенки
верхней секции
шкафа

без принудительной циркуляции воздуха.

3.5.

В
ход
ные
тр
и

сетевы
е

шины
по основному варианту
находятся

сбоку с левой стороны

в верхней части

шкафа
, альтернативный вариант


вверху
.

Две выходные шины к
нагрузке

по основному варианту

располагаются внизу
, альтернативны
е

вариант
ы



с правой стороны

или с задней стороны
шкафа.
Возможн
а горизонтальная зеркальная симметрия

и другие расположения входных и выходных шин по
согласованию
при заказе
.

3.6.

Минимальная и
нд
уктивность линии к нагрузке не ограничивается,

т.е.

допускается нулевая
индуктивность. Ограничительный дроссель, как в старых ТПЧ, не требуется.
Максимальн
о

допустимая
и
ндуктивност
ь

линии
обычно с запасом перекрывает наиболее частые применения генератора.
В
отдельных случаях, при особенно большой индуктивности линии, в генератор вводится
поддерживающий Блок Пуска. В большинстве случаев Блок Пуска не требуется.


3.7.

Генератор Т5 обладает автономностью и высокой монтажной готовностью͗



Не требуется ограничительный

выходной дроссель


см. п.
3.6
;



Не требуется трансформатор для сигнала обратной связи


см. п.
2.12
;



Не требуется отдельный подвод питания для системы вторичного элект
ропитания (системы
управления), т.к. вторичное электропитание берется от внутреннего трансформатора,
подключенного к силовому входу͖



В шкафу имеется розетка с изолированным питанием для осциллографа и (или) ноутбука.

3.8.

Сетевые кабели о
тдельны
х

генератор
ов

Т5
,

если их несколько в цеху
,

должны подключаться отдельными
линиями к
узлу

большой мощности (сетевому трансформатору), т.е. должно соблюдаться правило
лучевой разводки питания отдельных
генератор
ов
, чтобы исключить неблагоприятное влияние друг на
друга

(в а
варийных режимах)
.

В заказе должны оговариваться длина линии подключения

Т5

к узлу сети и
мощность узла (
нормированная
по току короткого замыкания).

4.

БХны
, ЯрЭкЧ,

гТрТнтЧЧ

4.1.

Заказчик направляет Изготовителю
Т5

заказ в рамках требований Табл.1
,

Табл.2
,

п
п.

3.5
,
3.6
,
3.8
. При
необходимости
Заказчик
сообща
ет

дополнительные требования. Изготовитель направляет Заказчику
вместе с ценами
возможные варианты исполнений
Т5

в виде

стан
дартных табли
чных спецификаций

(
СТС
), см. п.
1.9
.

В итоге согласовывается окончательный выбор исполнения
. Изготовитель гарантирует
Заказчику оптимальный показатель цена/качество.

4.2.

Если заказ не акцептирован, цена действительна 3
месяца от момента согласования.

4.3.

В ц
ен
у

включается
НДС

согласно норме на территории Заказчика (18%)
.
Дополнительно
включаются
расходы на
пошлину и
доставку в С.
-
Петербург, в сумме
6
%
.

Также дополнительно оплачиваются
т
ранспортные расходы
на доставку от С.
-
Петербурга к З
аказчику
.
НДС (18%) возвращается Заказчику.

4.4.

Дистанционная

поддержка

пуско
-
наладк
и

и
эксплуатационная Интернет
-
Диагностика

входят в цену
Т5
.

4.5.

Стандартный комплект ЗИП входит в цену
Т5
.
К
омплект
ЗИП
может быть расширен
по отдельному
договору.

После окончания гарантийного срока
Т5

силовые полупроводниковые приборы, тиристоры и
транзисторы

IGBT
, при необходимости продаются Заказчику по согласованным зафиксированным ценам.

4.6.

Оплата производится тремя частями͗ 50% предоплата͖ 40%
-

оплата перед отгру
зкой͖ 10%
-

оплата после
завершения пуско
-
наладки.


4.7.

Срок поставки
Т5

составляет 3
͙
4

месяц
а

от момента авансирования 50%.

4.8.

Гарантийный срок
Т5

устанавливается
от момента

отгрузки (таможенной очистки)

стандартно

2
.5

года

(если иной срок не указан в Договоре).


ALJUEL, Estonia, Tallinn

ООО «
НПП Т
5
-
Энергосистемы
», С.
-
Петербург

www.aljuel.eu

(+372) 6
-
355
-
088, (+372) 53
-
731
-
742

Skype: electrosyst




Приложенные файлы

  • pdf 26434557
    Размер файла: 888 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий