Для вирівнювання змінного струму в постійний потрібне використання спеціальних пристроїв. Тиристорний перетворювач частоти для індукційного нагріву застосовується в різних галузях промисловості для регулювання напруги та інших параметрів електричної енергії.
Принцип роботи і конструкція
Для перетворення навантаження може використовуватися тиристорний або транзисторний високовольтний перетворювач на базі IGBT. Тиристорний частотний перетворювач (ТП, ТПР або ТПЧ) - це електричний пристрій для перетворення змінного струму в постійний, регулювання його рівня і інших характеристик. З його допомогою можна зрівнювати різні параметри електричних редукторів: швидкість обертання в момент пуску, кут і інші.
Тиристорний перетворювач застосовується для двигуна постійного струму (ДПС) разом з системою автоматичного регулювання (FR A700 в Mitsubishi Electric, Siemens Simoreg DC Master, Omron Yaskawa). Він має дуже широку сферу застосування завдяки своїм перевагам:
- Високий показник ККД - до 95% (наприклад, у моделі ПН-500);
- Широкий спектр контролю. Його можна використовувати для двигуна з потужністю від десятих кіловата до декількох мегакіловатт;
- Здатність витримувати сильні імпульсні навантаження при включенні електродвигуна в мережу;
- Високі показники надійності і довговічності;
- Точність в роботі.
Але у такої системи є певні недоліки. В першу чергу - це низький коефіцієнт потужності, який проявляється при глибокому регулюванні виробничих процесів. Компенсувати його можна за допомогою додаткових пристроїв. Крім цього, потужний перетворювач викликає перешкоди в електричній мережі, що позначається на роботі чутливого електро- і радіопристроїв.
конструкція:
- Трансформатор або реактор;
- Випрямні блоки;
- Додатковий реактор, що згладжує перетворення;
- Система захисту обладнання від перенапруг.
Більшість сучасних перетворювачів підключаються до трансформатора через реактор. Трансформатор в цій схемі є согласующим ланкою між вхідним і вихідним напругою, він врівноважує різницю між ними. Крім нього, схема живлення також включає в себе спеціальний згладжує реактор. Цей прилад необхідний для нейтралізації певних пульсацій, що виникають при випрямленні і зміні типу струму. Але система не завжди включає в себе реактор, т. К. При достатній індуктивності асинхронного двигуна в ньому немає необхідності.
Агрегат пропускає через автономний інвертор (розташований у вхідному ланці) первинну навантаження. Вони потрапляють в випрямляють блоки, встановлені в вихідному ланці. Для підключення інших індукційних споживачів використовуються спеціальні шини, які допомагають вирівнювати харчування в цілій групі пристроїв.
Такий перетворювач буває низькочастотний і високочастотний. Залежно від потрібних частот і наявних параметрів електрики підбирається потрібна модель. Потрібно відзначити, що в верстатах, де використовується трифазний струм, застосовується інший тип підключення. Однофазний переносить впливу і перетворення, в той час як на перетворенні трифазного струму втрачається ККД.
Система використовується в плавці металів, зварювальних роботах, контролі кранового механізму і багатьох інших виробничих і технологічних процесах. Застосування такого принципу роботи дозволяє реалізувати систему генератор-двигун без використання генератора. Завдяки цьому виробляється широка регулювання частот обертання шпинделя навіть на найменших швидкостях, налаштовуються механічні та інші характеристики електроприводу і інші параметри.
Розробка
Електрична схема тиристорний перетворювач-двигун (наприклад, ТКЕ) для плавного перемикання може бути двох видів:
- однофазної;
- Багатофазної.
Залежно від типу виконання варіюються співвідношення розрахункових одиниць і принципи роботи перетворювача.
На цьому кресленні схематично показано зміна електричної енергії при роботі тиристорного перетворювача в режимі випрямляча і інвертора. У той же час, для мостової схеми можна зробити таку ж діаграму, але тільки що складається з двох нульових. Саме вона найбільш часто використовується при проектуванні перетворювача для верстатного обладнання. Це відбувається через те, що вихідне фазовий напруга в ній в два рази перевищує фазової напруга (Udo) в нульовий схемою роботи.
Однофазна схема використовується для контролю харчування і роботи приводу машин з високим індуктивним опором. Вона працює в межах потужності від 10 кВт до 20, набагато рідше - при великих потужностях. Наприклад, підійде для електричної печі, домашнього верстата.
Трифазна використовується для обладнання, де потрібно від 20 кВт для роботи. Наприклад, для синхронних приводів, двигуна крана і екскаватора. Ще однією популярною багатофазної схемою контролю є шестифазний (КЕМРОН). Її проект передбачає використання в конструкції зрівняльного реактора, який спрямований на контроль низької напруги і високого струму. Цей силовий електричний прилад пропускає і перетворює електричну енергію паралельним шляхом, а не послідовним (як більшість аналогічних пристроїв). Його більш складно розробити своїми руками, але ступінь надійності і ефективності значно більше, ніж у однофазного тиристорного перетворювача. Але такий реверсивний контролер має серйозний недолік - його ККД менше 70%.
Своїми руками можна зробити власний перетворювач, але багато що залежить від використовуваної бази. Внизу дана схема, розроблена на основі Micro-Cap 9. Головною особливістю цієї моделі є необхідність в спільному моделюванні різних вузлів.
Відео: як працюють тиристорні перетворювачі
Технічний опис та огляд цін
Характеристики тиристорних перетворювачів залежать від типу їх виконання і функціональних особливостей.
ТПЧ:
| параметри | ТПЧ 320 | 800 |
| Вихідна потужність, кВт | 320 | 800 |
| Максимальна повна потужність, кВ-А | 640 | 1250 |
| Частота, Гц | 50 | 50 |
| Вхідна напруга, В | 380 | 500 |
| Максимальний струм, А | 630 | 1000 |
| ККД, % | 94 | 94 |
| Вихідна напруга, В | 800 | 1000 |
ТПЕ-400 / 400-460:
| Номінальний струм, А | 400 |
| Максимальний струм, А | 800 |
| Вхідна напруга, В | 460 |
| Габаритні розміри, мм | 800x775x1637 |
ЕПП-1-1-3447Е УХЛ4 (виробник заявляє, що цей перетворювач може працювати в складних умовах, підвищеної запиленості та вологості):
| Номінальний струм, А | 25 |
| Максимальний струм, А | 100 |
| Вхідна напруга, В | 380 |
Але тиристорні перетворювачі продаються не тільки по одній одиниці, а й у вигляді випрямляють комплексів (КТЕУ). Якщо одиничний зрівнювач при поломці потребує капітальному ремонті або демонтажі, то у комплексу проводиться заміна вийшов з ладу обладнання. Такі системи використовуються як в приводах верстатів, так і в ЕКТ (комплектних тиристорних електроприводах).
Розглянемо, яка ціна тиристорного перетворювача ABB DCS400:
| Місто | Ціна, у. е. |
| Москва | 100 |
| Санкт-Петербург | 100 |
| Челябінськ | 95 |
| Воронеж | 98 |
| Самара | 95 |
| Новосибірськ | 95 |
| Ростов-на-Дону | 98 |
Купити пристрій можна в будь-якому магазині електричних товарів, прайс-лист залежить від характеристик і типу виконання.