Устройство мягкого частотного пуска (УМПЧ) по схеме инвертора тока предназначено для частотного пуска синхронных электродвигателей напряжением 6,10 кВ механизмов с вентиляторным характером нагрузки, а также механизмов с тяжелыми условиями пуска (например, приводов шаровых мельниц).

• мощность от 1 до 10 МВт
• пусковой момент до 100% от номинального
• пусковой ток 50-150% от номинального
• принцип работы аналогичен ПЧСВ и ПЧСН
• возможность запуска нескольких двигателей от одного преобразователя

УМПЧ используется для обеспечения технологической гибкости с целью экономии энергоресурсов, сбережения технического ресурса и продления срока службы двигателей. Возможно использование УМПЧ для пуска одного или группы двигателей.

Применение УМПЧ привлекательно в тех случаях, когда внедрение устройств плавного пуска невозможно, а использование полнофункциональных преобразователей частоты сдерживается по экономическим соображениям или из-за слишком высоких габаритов. Габариты и стоимость, основополагающие параметры преобразователя частоты. Для их снижения силовая схема УМПЧ была оптимизирована для повторно-кратковременного режима, а также модифицированы функции защиты и управления.

Технические характеристики

УМПЧ обеспечивает:

• частотный пуск от нуля до заданной частоты вращения с ограничением пускового тока двигателя на уровне 0,5... 1,5 Iн (Iн - номинальный ток двигателя);
• пуск с моментом близким к номинальному или ниже номинального (в соответствии с заданной уставкой);
• снижение потерь в обмотке статора и ротора при пуске по сравнению с прямым пуском;
• снижение динамических моментов в кинематической схеме «двигатель»-«механизм» по сравнению с прямым пуском;
• торможение приводного двигателя с рекуперацией (возвратом) энергии в питающую сеть;
• повторное включение электропривода при вращении электродвигателя на выбеге в рабочем диапазоне частот вращения;
• автоматическую синхронизацию приводного двигателя с питающей сетью по принципу точной синхронизации.
• принципиальное отсутствие ограничений на допустимое число пусков подряд (в течение часа) и суммарное за время эксплуатации.

Устройство мягкого частотного пуска УМПЧ типоисполнений В, М, Т построено по схеме вентильного двигателя и включает в себя высоковольтный выпрямитель, сглаживающий дроссель в звене постоянного тока и инвертор подключенный к обмоткам приводного двигателя.

УМПЧ типоисполнения Н характеризуется низковольтной преобразовательной частью и наличием согласующих трансформаторов на входе и выходе.  Возможно использование как масляных, так и сухих трансформаторов. Конструктивно силовая схема УМПЧ размещается в вентильных секциях, соединенных через обмотки сглаживающего дросселя.

Шкафы выпрямителя и инвертора собраны в виде щита силового, обслуживание шкафов двухстороннее.

Габаритные размеры щита силового приведены в таблице 1.

Примечание: Изготовление УМПЧ с номинальными данными отличными от приведенных в таблице осуществляется по спецзаказу.

Исполнение шкафов по степени защиты согласно ГОСТ 14254-96 — IP21, кроме мест выхода охлаждающего воздуха и подключения кабелей, где допускается исполнение по классу IP00.

Силовые схемы управляемого выпрямителя и силового инвертора аналогичны. Они построены по схеме трехфазного моста — шестипульсной схеме. Каждое из шести вентильных плечей выпрямителя (инвертора) составлена из "п" последовательно включенных тиристоров, которые установлены в блоках с миниатюрными пластинчатыми охладителями. В УМПЧ используются широко распространенные серийно выпускаемые в СНГ тиристоры.

Охлаждение элементов силовой схемы принудительное за счет встроенных вентиляторов, расположенных в верхней части шкафов УМПЧ. Забор воздуха осуществляется через проемы в нижней части шкафов. Выброс воздуха—в помещение через вентиляторы, которые установлены сверху. Микропроцессорная система управления выполнена в виде печатных плат, расположенных в экранированном отсеке.

В режиме дистанционного управления УМПЧ обеспечивает связь с внешней системой автоматики дискретными сигналами типа «сухой» контакт.

В режиме дистанционного управления может осуществляться связь с внешней системой автоматики по цифровому каналу с интерфейсом RS-485.

Подвод входного напряжения и подключение нагрузки производится снизу шкафа силовыми кабелями с медными или алюминиевыми жилами.

Сглаживающий дроссель поставляется комплектно. Для симметрирования силовой схемы сглаживающий дроссель может быть выполнен с расщепленной обмоткой (с двумя полуобмотками). Параметры дросселя указываются в эксплуатационной документации.

Необходимость установки токоограничивающих реакторов на входе УМПЧ типоисполнений В, М, и на выходе (для типоисполнения Т) определяется исходя из мощности короткого замыкания в точке подключения. Как правило, токоограничивающие реакторы применяется в том случае, если токи короткого замыкания в питающей сети превышают 17 - 20 кА. Для УМПЧ типоисполнения Н функции токоограничивающих реакторов выполняют входной и выходной трансформаторы.

Защиты и световая сигнализация

В связи с применением последовательного включения силовых тиристоров в УМПЧ осуществляется контроль целостности тиристоров перед каждым пуском. Использование современных электроизоляционных материалов обеспечивает высокую электроизоляционную прочность и надежность устройства. Микропроцессорная система управления обеспечивает неизменность выбранных параметров за время эксплуатации, индикацию параметров работы УМПЧ, а также диагностику и индикацию возможных неисправностей.

УМПЧ обеспечено следующими защитами:

• от недопустимых перегрузок по току.
• от внутренних перенапряжений;
• от токов внутренних и внешних (со стороны нагрузки) коротких замыканий.
• от исчезновения или недопустимого снижения напряжения собственных нужд.
• защитой от недопустимого количества вышедших из строя тиристоров (перед каждым пуском);
• защитой от нарушения проводимости одной ветви силовой цепи;
• от открывания дверей силовой части при поданном на нее силовом напряжении.

Если пуск двигателя не завершился в течение установленного времени, выдается команда останова с расшифровкой причины останова и индикацией на дисплее.

УМПЧ имеет световую сигнализацию:

• наличия или отсутствия напряжения 6, 10 кВ на зажимах щита;
• наличия или отсутствия оперативного напряжения 380 В;
• закрытия дверей шкафов;
• готовности к работе УМПЧ.

Состав УМПЧ:

• Щит силовой УМПЧ;
• Дроссель сглаживающий;
• Коммутационная аппаратура.

Тип и количество изделий в составе УМПЧ уточняются на этапе согласования технического задания.

Рисунок 1 - Однолинейная функциональная схема электропривода с применением УМПЧ-В

Рисунок 2 - Однолинейная функциональная схема электропривода с применением УМПЧ-Н

Условные обозначения на рисунках 1, 2:

В,И - щит силовой УМПЧ;
L - дроссель сглаживающий;
ТВ - тиристорный возбудитель;
РБ - токоограничивающий реактор;
MB - штатная высоковольтная ячейка двигателя;
QS - высоковольтная ячейка для подключения УМПЧ;
Q - контактор (выключатель) в составе контакторного шкафа ШВК.

Примечание: перечень коммутационного оборудования уточняется дополнительно.

Структура условного обозначения

УМПЧ - X - XX - XXX - УХЛ4

XXX - Мощность двигателя, МВт;
XX - Напряжение двигателя, кВ;
X - Приводной механизм:
             В - вентиляторная характеристика;
             М - привод шаровой мельницы;
             Н - с промежуточными трансформатором;
             Т - электрические машины мощностью более 10 МВт (гидрогенераторы, турбодвигатели и т.д.);
УМПЧ -Устройство мягкого частотного пуска.

Условия эксплуатации

Шкафы и щиты в составе УМПЧ предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом (климатическое исполнение и категория размещения УХЛ4 по ГОСТ 15150-69) при температуре от+1 °С до +40°С, относительная влажность не более 80% при температуре +20°С.

Окружающая среда - невзрывоопасная. Атмосфера в районах установки типа II по ГОСТ 15150-69.

Содержание нетокопроводящеи пыли в помещениях, в которых устанавливаются шкафы, не должно быть более 0,5 мг/м3.

Высота установки над уровнем моря—до 1000 м.

Группа условий эксплуатации в части воздействий механических факторов внешней среды — М2 по ГОСТ 17516-72.

Рабочее положение шкафов вертикальное, допускается отклонение от вертикального положения в любую сторону на угол не более 5°.

Электропитание силовых цепей УМПЧ по ГОСТ 13109-87 должно соответствовать следующим требованиям:

• напряжение питающей сети-6,10кВ±10%,50Гц.
• отклонение частоты от номинального значения не более 2 %.
• напряжение собственных нужд для питания щита силового от трехфазной сети 380 В ± 10 %, 50 Гц.
• напряжение собственных нужд должно быть синфазным с напряжением силовых цепей или сдвинуто по отношению к нему на угол 30°.