нег доступа к индукторам и приводам, например, за стеной, в машинном зале или в специальном помещении на расстоянии 5-8 м от индукторов. Шкафное многоэтажное исполнение батареи с прн.мыканнем к каркасу индукторов является не лучшн.м исполнением, несмотря на приближение батареи к индуктору и исключение попадания воды из индукторов на конденсаторы: малая площадь, занимаемая средствами нагрева, и удобство обслуживания окупают затраты на усиленный токопровод от отдаленной батареи к индуктору (для у.меньшения электрических потерь) и позволяют разместить элементы .механизации.

Контроль систем охлаждения конденсаторов, основанный на реле давления воды в напорной трубе батареи, вполне достаточный. Дополнительно можно использовать термометр с блок-контактами, замкнутыми при температуре 45-50°С в отсеке батареи (шкафной), в связи с, тем, что конденсаторы допускают длительную (до 30 mihh) работу без охлаждения. Установка на каждую ветвь охлаждения (три конденсатора последовательно) струйных реле нежелательна в связи с малой надежностью их работы и недопусти.мостью .многочисленных блок-контактов в индукционных печах непрерывного действия (например, на металлургических станах).

2.4. Шины от конденсаторной батареи к индуктору

Индуктор к конденсаторной батарее можно подключ1Ить как водоохлаждаемымн медными или алюминиевыми трубками, так и неводоохлаждаемыми шинами при любом отдалении конденсаторной батареи. Однако основным крнтерие.м выбора является КПД линии передачи энергии. Его .можно оценить следующим образом.

Расчеты н индукционная статистика показали, что при объ-е.мно.м индукционном нагреве коэффициент .мощности по частотам тока имеет средние значения, данные ниже;

Частота тока. Гц..... 50 500 10(Ю 2400 40Г0 8000 10000

cos<p„............ 0,2 0,165 O.l.i 0,124 0,U1 0,11 0,1

Тогда по .мощности и току одной банки конденсаторов (Q) и Ij), а также по заданной длине линии передачи /„, при КПД т, суммарную высоту шины h, см, т. е. высоту как прямой, так и обратной шин, можно определить ио формуле:

(42)

где Pl и Al-соответотвенно удельное сопротивление .материала шины, Ом-см, и глубина проникновения тока в нее, см.

В табл. 11 дана необходимая высота шины толщиной 4 - 6 мм для подключения одной банки конденсатора типа ЭСВК к индуктору, отдаленному иа 1000 мм, при напряжении 800 В

Размеры конденсаторных шнн

Частот»

тока. Гц

Мощность конденсатора, квар

Высота шины, мм

Медь

Алюминий

Плотность тока Ь А/мм

Медь

Алюминий

1 ООО

2 400* 4 000 10 000

300 450 550 550 650

3,5 8,0 18,0 26,5 54,0

4,43 10,2 23,8 33.5 64,0

35,7 32,7 27,3 24,0 21,9

22,3 20,4 17,0 15,0 14,6

и при 1% потерь (11ш = 0.99); зазор .между ш«на.ми 10-15 .мм. Из таблицы- видно, что для использования шин с воздушным охлаждением их высота должна быть устроена из-за бц,. При Ащ > > 200 мм следует увеличить число шнн в пакете, так как шины, расположенные между двумя другими шинами другого полюса, «работают» с двух сторон (с каждой стороны на глубину проникновения). Это пакетирование приводит не только к эконом1ии меди, но и улучшению ее использования, так ка* при Аш > 50Ai средняя часть шины «не работает» - в ней мала плотность тока по сравнению с плотностью тока у краев шины.

При наличии в конденсаторной батарее, например десяти банок, данные табл. 11 должны быть 10-кратными (ЮЛщ) и, если реальные шины взяты меньшей высоты (Лр < ЮАш), тогда КПД метровой линии передачи будет ниже. При увеличении длины шин от конденсаторов к индуктору, например вдвое, величину А„, также нужно удвоить, иначе снизится т),„.

Глава 3

СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

3.1. Основные сведения по выпуску преобразователей

До 1970-хгг. электромашинные преобразователи частоты (ЭПЧ) были во всем мире основными нсточниками питания индукционных установок. В СССР импортировались более 50 типов ЭПЧ в основном из США, Бельгии, Швеции, ФРГ и др. мощностью от 30 до 1000 кВт, в том 9нсле с водородным охлаждением (на ЗИЛе).

В СССР в 1940-е гг. ЗПЧ на мощности 60 и 100 кВт выпуска-лись заводом «Электрик», иа .мощности 250-500 кВт - заводом «Электросила».

IB 1950-е rr. в связи с применением индукционного на.грвва в кузнечных цехах [11] и прокатном производстве потребность в мощных Э1ПЧ возросла и заводом «Электросила» были разработаны и освоены ЭПЧ мощностью 1500 кВт с синхронным приводом Лысьвенского электромеханического завода.

В целях расширения серийного выпуска разработка и производство ЭПЧ .мощностью до 100 «Вт в 1960-е гг. были переданы на Армэлектрозавод (г. Ереван), мощностью250-2500кВт- на Сибэлектротяжмаш (V. Новосибирск). Первые ЭПЧ мощностью 2500 кВт 1000 Гц были применены на кузнечном заводе КамАз, их КПД - 0,92. Позже они были применены в кузнечном цехе ПО «Кировский завод». В настоящее время эти преобразо ватели заменяют Нреобразователи типа ВГВФ-1500-2500, отработавшие свой ресурс, на трубопрокатных агрегатах 30-102 Пер-воуральского и Никопольского трубных заводов (но 12 Шт. на стане) и на Днепропетровском трубном заводе, что повышает производительность трубных агрегатов. Этими же ЭПЧ (11 шт.) будет оснащен стан 350Н Северскопо трубного завода и т. д.

В 1970-е гг. начался бурный рост предприятий, организаций и учебных заведений, которые занялись разработкой тиристорных преобразователей частоты. Все опытные образцы изготавливались на базе таллиннских тиристоров (Таллиннский электротехнический завод). Чем больше выявлялось недостатков ЗПЧ, тем больше денег выделялось на работы по созданию тиристорных . преобразователей частоты (ТПЧ) разными отраслями для своих «специалистов»; Перспектива массового выпуска тиристор-пых преобразователей подогревала хозяйственников. Даже НПО ВНИИТВЧ, разработчик технологического оборудования, а не среднечастотных преобразователей, открыл лабораторию и перепрофилировал конструкторский сектор для разработки тиристорных преобразователей типа СЧГ, чтобы загрузить заводы подотрасли «массовой» продукцией в ущерб совершенствованию серийных индукционных установок. Однако полная зависимость от дефицитной элементной базы города Таллинна и ограниченность мощностей НПО ВНИИТВЧ до сих пор ие оправдали надежды на массовый выпуск СЧГ. Еще хуже положение разработчиков в других отраслях.

В настоящее время в отечественной промышленности работают следующие электромашинные и тирнсторные преобразователи частоты.

Электромашинные преобразователи частоты (ЭПЧ). I поколение; серия ПВ и ПВВ -30: 50 и 100 кВт, 2500 и 8000 Гц; серия ВГО -250 и 500 кВт. 2400 и 8000 Гц; 1500 кВт, 1000 и 2500 Гц [Щ.

II поколение: серия ВПЧ -30; 50; 100 кВт, 2400 и 8000 Гц; серия ОПЧ -250 иВт, 2400; 4000 н 10000 Гц: 320 кВт, 1000 Гц; 500 кВт, 1000; 2400; 4000 Гц;-2500 кВт, 1000 Гц [М]; серия

ППЧВ - повторение номенклатуры ОПЧ, но с улучшенными характеристиками (табл. 12).

III поколение: серия ВЭП-15; 30 кВт, 18000 Гц; 60; 100 кВт, 2400 и 8000 Гц (этап освоения) [12].

Тирнсторные преобразователи частоты (ТПЧ). I поколение; ТПЧ1-630 кВт, 500-1000 Гц; ТПЧ2 -620 кВт, 150-00 Гц; ТПЧ-800-1/05 - 800 кВт, 500-1000 Гц (это вариант ТПЧ! с В0ДЯ1НЫМ охлаждением) [12].

II поколение: ТПЧ-250-2,4 (250 кВт, 2400 Гц); ТПЧ-Э20-1,0 (320 кВт, 1000 Гц) (шкаф в плане 2000 Х 800 мм без силовых трансформаторов, конденсаторов); ТПЧ-500-2,4 (500 кВт, 2400 Гц); ТПЧ-800-1,0 (800 кВт; 1000 Гц) шкаф в плане 4000Х X 800 мм без силовых трансформаторов, реакторов, конденса торов). Модификации на 1600, 2400 и 3200 кВт на частоту тока 500 и 1000 Гц предполагаются параллельной работой двух, трех или четырех блоков 800 кВт.

III поколение: отличаются от преобразователей 2-го поколения применением более мощных тиристоров и процессорным управлением, размещенных в блоках 1000 X 800 мм при мощности ТПЧ 250 и 320 кВт и частоте 2400 и 1000 Гц, в блоках 1200 X 1000 мм при мощности 500-800 кВт и частоте 2400 и 1000 (500) Гц. Силовые трансформаторы, конденсаторы и реакторы здесь также не учтены и поставляются за отдельную плату.

В стадии освоения находятся тирнсторные преобразователи НПО ВНИИТВЧ типа СЧГ мощностью 100 кВт в блоках 2400Х X 800 мм и мощностью 250 кВт в блоках 2400 X 800 мм на частоты тока 2400, 4000 и 10 000 Гц. Все они выполнены с выходным напряжением 400 В, что не согласовывается с серийными индукционными установками с напряжением 800 В. В Болгарии аналогичные преобразователи выпускаются на напряжение 750 В.

Количественные показатели выпуска преобразователей. ПО

Сибэлектротяжмаш ежегодно выпускает ЭПЧ общей мощностью более 200 МВт. Такое количество (с 1983 по 1987 гг. соответственно 213; 212; 219; 2-12 и 223 МВт) требуется только для замены ЭПЧ, отработавших свой ресурс, так как замена их на СПЧ невозможна без переделки нагревательных постов и линий передач.

По Армэлектромаш ежегодно выпускает около 2000 ЭПЧ. Из них ДО 30% - иа экспорт. Здесь также спрос опережает выпуск.

Ежегодно ТЭЗ выпускал, например, за десять лет с 1977 по 1986 гг. 11€; 146; 182; 184; 220; 248; 314; 349; 428 и 562 шт. ТПЧ общей мощностью по тем же годам 272, 66; 85,75; 99,91; 93,54; 113,27; 113,2; 144,08; 159,25; 190,54 и 206,82 МВт.

Номинальные технические данные преобразователей

Параметр

>>>>

с>>с>>

S >>

с>>с

о 6

•ч-ч-

сс сс

с>,

х><; >>>.

сс сс

э-иа Сх

>.>>

mm 3*3-

Преобразователь в целом

Частота номинальная, кГц

Напряжение, В » на обмотке якоря. В

2,38

2,38

800/1600 800/1600

2,38 2,38

400/800 400/800

3,87

3,87

800 920

10,0

10.0

800 960

1,09

800/1600 800/1600

2,38

800/1600 800/1600

(0 4-

с>>

3,87

800/1600 920/1840

Ток, А

Коэффициент мощ-ностн (нагрузки), д. е.

Ток возбуждения, А

Напряжение возбуж дення, В

Параметры последовательной емкости:

величина. мкФ

напряжение. В

329/165 0,95 емк.

5,9/11.8

70-110/35-85

658/329 0,95 емк

5,9/11,8

76-110/35-55

313 1,00

5,7/11,4 КО-пп «0-65

26,7 500

Двигатель

329 0,95 ИНД.

6,8/13,5

8.1-lM/«-92

625/313 1,00

7,2/14.4

170 - 235М0-235 85-118,70-118

658/329 0,95 емк.

6,0/12

90-134/45-67

625/313 1,00

5,7/11,4

100-1S0;,TO-7S

51.3/12.8 500/1000