Технические науки. №8.

Павлюс С.Г., Соборницкий В.И., Замурников В.М., Папанова И.И., Антонов А.С., Букреев В.Ю.

Украинский Государственный Химико-Технологический Университет

Повышение энергетических показателей потребителей большой мощности

Электроснабжение потребителей большой мощности, а в частности ферросплавных печей мощностью до 100 МВА, током промышленной частоты приводит к снижению коэффициента мощности до 0,8-0,85 за счет большого реактивного сопротивления короткой сети.

Внедрение в промышленности энергосберегающих технологий ставит важнейшие задачи повышения энергетических показателей таких мощных потребителей – коэффициента мощности и коэффициента полезного действия.

Снижение реактивного сопротивления и соответственно повышения коэффициента мощности можно добиться путем использования токов пониженной частоты. Для этой цели важным вопросом является выбор типа преобразователя. В области выходных частот, превышающих частоту питающей сети, вопрос о выборе типа преобразователя однозначно решается в пользу преобразователей с автономными инверторами тока или напряжения, поскольку преобразователи частоты с непосредственной связью нецелесообразно выполнять на частоту большую 30 – 40 Гц.

Таким образом, для указанных выше потребителей подходит преобразователь частоты с непосредственной связью, в частности, был рассмотрен трехфазно — трехфазный трехпульсный преобразователь с нулевыми вентильными группами (рис.1).

Рис.1 Трехфазно - трехфазный трехпульсный преобразователь с нулевыми вентильными группами

При выборе формы напряжения управления были учтены такие факторы, как схемная сложность системы управления, коэффициент использования элементов силовой схемы по напряжению, а так же коэффициент мощности.

При прямоугольной форме напряжения управления амплитуда основной гармоники на 27% больше чем при синусоидальной форме и на 22-25% меньше чем при ступенчатом и трапецеидальном напряжении управления.

Предварительный анализ кривых напряжения приводит к выводу, что наибольший коэффициент мощности обеспечивает прямоугольная форма напряжения управления, наименьший – треугольная.

Устройство управления должно обеспечивать независимое регулирование частоты и амплитуды напряжения на m₂ выводах, работающих со сдвигом напряжения 2π/m₂. Требуемый диапазон частот – от долей герца до 20-30 Гц. Наиболее сложное устройство формирование напряжения синусоидальной формы. Проще устройство напряжений трапецеидальной, треугольной и ступенчатой формы. Самым простым является устройство формирования напряжения прямоугольной формы.

КПД преобразователя частоты с непосредственной связью определяется тремя величинами: коэффициентом мощности нагрузки, полной мощностью преобразователя и напряжения класса тиристоров (U_т.кл.). Для мощных преобразователей и коэффициенте мощности нагрузки больше 0,7 приведена упрощенная формула для расчета КПД:

η=1-(16,4/( U_т.кл.)*cosφ₂))

На рис. 2 приведены зависимости КПД от соsφ₂ для Uт.кл.=1200

Рис. 2 Зависимости КПД от соsφ₂ для Uт.кл.=1200

Кривая 1- преобразователь частоты с непосредственной связью; кривая 2 преобразователь частоты на основе инвертора напряжения; кривая 3 преобразователь частоты на основе инвертора тока.