Апрель 2017

Опубликовано Julegin - чт, 20.04.2017 - 17:28

На сайте выложены стандартные табличные спецификации (СТС) модельного ряда Т5М – группа из 9-ти исполнений генераторов серии ТПЧ 5-го поколения (серия Т5). Генераторы группы Т5М построены на базе тиристоров модульного типа (Module), откуда название группы Т5М. Представленные 9 исполнений предназначены для плавки черных металлов в диапазоне частот 0.5…1 кГц. В отличие от группы Т5С на базе тиристоров таблеточного типа (Capsule), группа Т5М имеет существенную особенность: охлаждающая вода изолирована от электрического потенциала. Также группа Т5М существенно отличается по конструкции от группы Т5А, где, хотя также используются модульные тиристоры, но они охлаждаются только воздухом (Air), откуда название группы Т5А.

Генераторы группы Т5М свободны от серьезных недостатков, присущих группе Т5С. Во-первых, отсутствует электролиз в охлаждающей воде, т.е. нет выделения на штуцерах растворённых в воде веществ в результате вторичных реакций на электродах при прохождении электрического тока. Поэтому отсутствует разъедание штуцеров охладителей, повышается надежность системы охлаждения. Во-вторых, модули привинчиваются к общей плоской охлаждаемой плите, что обеспечивает простую конструкцию силового узла, удешевляется сборка шкафа и упрощается обслуживание в эксплуатации. 

В то же время система охлаждения в группе Т5М дешевле относительно группы Т5С, где для уменьшения электролиза используется ряд строгих и недешевых мероприятий – вводится дополнительный замкнутый контур с дистиллированной водой и ионообменный фильтр для деионизации воды и уменьшения электролиза от неизбежных остаточных примесей.

Недостатком генераторов группы Т5М является ограничение по мощности (до 740 кВт). Даже наиболее мощные тиристорные модули на базе мощного кристалла, имеющие большие размеры и вес (до 3.5 кг),  рассчитаны на средний ток не более ITAV=630А. Ограничение тока ITAV объясняется тем, что тепло отводится через относительно высокое тепловое сопротивление. В то время как генераторы группы Т5С могут быть спроектированы практически на любую мощность, т.к. таблеточные тиристоры выдерживают токи ITAV=2000А и выше при сохранении высоких параметров по быстродействию, и могут легко соединяться в параллельные и последовательные цепи для дальнейшего увеличения мощности генератора. В то же время, при одинаковом допустимом среднем токе ITAV у таблеточного и модульного тиристоров, у последнего ударный ток (ITSM) существенно выше (т.к. кристалл относительно крупнее). Т.е. модульные тиристоры имеют относительно больший запас по ударному току. Поэтому модульные тиристоры надежнее таблеточных в аварийных режимах и при кратковременных токовых перегрузках - если сравнивать два генератора Т5М и Т5С, спроектированных на одинаковую номинальную мощность при одинаковой температуре полупроводниковой структуры в номинальном режиме.

В 9-ти представленных исполнениях генераторов группы Т5М используются модульные тиристоры производства ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС, г. Орел:

  • Диапазон габаритов модулей от (34 х 94 х 30 мм, вес 0.32 кг) до (77 х 150 х 84 мм, вес 3.5 кг);
  • Охваченный ряд номинальных мощностей генераторов: 160(210), 250(290), 320(370), 500(550), 400(430), 400(485), 630(740) кВт.

В скобках указана допустимая номинальная мощность генератора, если она требуется потребителю, но не попадает в стандартный типоряд мощностей: 160, 250, 320, 400, 500, 630 кВт. В случае, если потребителю не требуется предельная мощность, то номинальная мощность генератора декларируется из указанного стандартного типоряда.

Группа Т5М, как и вся серия Т5 строится по схеме АИТСП – на базе тиристорного автономного инвертора тока (АИТ) с синхронным прерывателем (СП) на входе инвертора (диодно-транзисторный чоппер). В схеме АИТСП одновременно используются достоинства как тиристоров (надежность в аварийных режимах), так и транзисторов (высокая управляемость). Все исполнения серии Т5 имеют достоинства, присущие 5-му поколению, см. в Википедии статью "ТПЧ", графа в таблице "5-ое поколение ":

  • автоматическая настройка, простая пуско-наладка, высокая защищенность, Черный Ящик, Интернет-Диагностика, сохранение номинальной мощности в широком диапазоне параметров, высокий КПД, соблюдение ГОСТ-а по влиянию на сеть, надежный Пуск на любую перегрузку, широкая информационная техническая поддержка, обучение и многое другое.

Представленные 9 исполнений группы Т5М обеспечивают диапазон частоты 0.5…1 кГц и предусматривают работу на индукционные печи серий ИСТ, ИЧТ, ИАТ и т.п. с емкостью тиглей 0.16, 0.25, 0.4, 1.0 т.

Широкий диапазон регулировки выходного напряжения с сохранением номинальной мощности позволяет снизить строгие требования к шихте и режиму ее загрузки. В сравнении с предыдущими ТПЧ облегчается возможность работы на номинальной мощности в течение всего цикла плавки. В результате повышается производительность (т/ч) и экономия электроэнергии (кВт-ч/т).

Также в сравнении с предыдущими ТПЧ гарантируются надежный Пуск генератора и эффективный нагрев при любой загрузке индуктора, в частности, нагрев любого стального шаблон, который загружается в индуктор для запекания и сушки футеровки. Также в случае образования «козла» в аварийном режиме гарантируются надежный Пуск генератора и расплавление «козла».

Зачастую генераторы питаются от сети, от которой также запитаны другие ответственные потребители, чувствительные к электропомехам. Генераторы серии Т5, в отличие от предыдущих поколений ТПЧ,  обеспечивают соблюдение требований международного стандарта ГОСТ 13109-97 по искажениям напряжения сети.

Три варианта номинального выходного напряжения

Генераторы группы Т5М имеют 3 варианта номинального выходного напряжения:

  • 700В;
  • 800В;
  • 1000В.

700-вольтовые генераторы строятся на тиристорах, имеющих максимально 15 класс по напряжению, 800-вольтовые генераторы – на тиристорах 18 класса, 1000-вольтовые – 22 класс. При одинаковых массогабаритных показателях тиристоры 15 класса самые быстродействующие и имеют наибольший допустимый ток. Соответственно, 700-вольтовые генераторы имеют больше мощность по сравнению с 800-вольтовыми при одинаковых массогабаритных показателях и цене. Или, при заданной мощности, 700-вольтовые генераторы имеют уменьшенные массогабаритные показатели и стоимость по сравнению с 800-вольтовыми.

700- и 800-вольтовые генераторы питаются от сети 3х400В, в то время как 1000-вольтовые генераторы питаются от повышенной сети 3х690В, поэтому они имеют значительно больше мощность при тех же габаритах и стоимости.

Три массогабаритные группы

В прилагаемом EXCEL-файле представлены: таблица с параметрами, типы и номиналы используемых силовых полупроводниковых модулей. Под номерами 1…7 перечислены тиристорные модули выпрямителя или инвертора, под номерами 1…4 –  IGBT-модули чоппера.

В таблице жирными рамками обведены три массогабаритных группы по 3 генератора в каждой с выходными напряжениями 700, 800 и 1000В. Генераторы в одной массогабаритной группе имеют примерно на одном уровне общую массу основных силовых компонентов (Weig1) и цену генератора.

Каждому генератору соответствует свой набор полупроводников, отличающихся габаритами и стоимостью. Например, для генератора в 1-ом столбце (Code=22411) имеем набор полупроводников 1/2/2, где косой чертой отделены силовые узлы (Выпрямитель / Чоппер / Инвертор), куда относится данный полупроводник. Запись полупроводников 1/2/2 показывает, что для выпрямителя используется тиристорный модуль MT3-201-18 (№1 в списке), для чоппера используется IGBT-модуль 2MBi600VN-120-50 (№2), для инвертора – тиристорный модуль MTF3-330-18 (№2).

В таблице даны основные электрические параметры генераторов. Номинальные мощности указаны в 2-х вариантах: Pn и (Pn,max). Основной вариант Pn соответствует стандартному типоряду мощностей, а вариант в скобках (Pn,max)  – допустимая номинальная мощность генератора, не попадающая в типоряд, если она требуется Заказчику.

В таблице также даны значения номинальных токов и номинальных напряжений на входе и выходе генераторов. Обозначения всех представленных величин (всего 18) поясняются под таблицей.

Кроме электрических параметров даны также температуры перехода в полупроводниковой структуре модулей. Именно эти температуры определяют мощность, которую можно снять с полупроводника. В каждом генераторе анализируются обычно 10-11 режимов. В этих режимах варьируются напряжения на входе, на выходе, частота и нагрузка. Далее отбираются, как минимум, 8 режимов, которые должны быть гарантируемыми при любой продолжительности. По 8 режимам фиксируется максимум температуры для каждого полупроводника: в выпрямителе, чоппере, инверторе. В таблице приведены два значения температуры структуры, разделенных косой чертой: в номинальном режиме (мощность Pn) и в наихудшем из 8 режимов. (Отдельно фиксируются максимумы температуры по 10-11 режимам, эти температуры в данной таблице не показаны.)

По значению температуры в наихудшем режиме можно судить о запасе, с которым используется данный полупроводник, поскольку предельная температура известна – для тиристоров 125⁰С, для транзисторов 150⁰С. Например, у генератора Code=25411 имеем наименьший запас по инвертору 125-117=8⁰С, у генератора Code=28411 имеем наименьший запас по выпрямителю 125-105=20⁰С, у генератора Code=24441 имеем наименьший запас по чопперу 150-106=44⁰С (без учета пульсаций).

В таблице температуры для варианта Pn,max не показаны. В этом варианте температура хотя бы одного из полупроводников в наихудшем из 10-11 режимов приближается к границе:  125⁰С для тиристоров, 150⁰С для транзисторов (с учетом пульсаций температуры).

Относительные цены генераторов

В нижней части  таблицы приведены массы основных силовых компонентов и их общая масса (Weig1), а также относительные цены генераторов. Цены генераторов даны в относительных единицах, что дает возможность стоимостного сравнения генераторов между собой. Перевод относительных единиц в абсолютные единицы (рубли) сообщается Заказчику после официального запроса на бланке предприятия.

Указанная в таблице цена генератора включает в себя блок контурных конденсаторов (БКК). Конструкция генератора Т5, в отличие от старых ТПЧ, предусматривает размещение БКК внутри шкафа, что дает ряд преимуществ:

  • БКК защищен шкафной конструкцией от пыли и грязи, повышается надежность эксплуатации;
  • Шкаф генератора Т5 вместе с БКК относительно небольшой (обычный размер: высота 1800 мм, ширина 1200 мм, глубина 600 мм); шкаф Т5 можно расположить непосредственно вблизи индуктора и сделать гибкую короткую линию связи с индуктором без потери напряжения.

Если потребитель предпочитает использовать имеющийся в наличии свой БКК, то генератор поставляется без БКК, тогда цена генератора на 20% меньше.

Пусконаладочные работы (ПНР) автоматизированы. Объем ПНР сведен к минимуму, поэтому в стандартном случае ПНР выполняется Заказчиком при дистанционной поддержке Изготовителя. Поддержка ПНР входит в цену генератора. Нажатием одной кнопки проверяется в безопасном режиме весь комплекс, включая нагрузку. Контроллер обеспечивает передачу стандартизированных Осциллограмм на сайт Изготовителя, что позволяет контролировать эксплуатацию, в том числе ПНР.

Изготовитель серии Т5 придерживается политики максимально открытой технической информации. Потребители имеют свободный доступ к большому объему технической информации – схемы, описания, инструкции, конструкторские чертежи и т.д. и т.п., а также всегда получат бесплатную консультацию и могут при необходимости получить бесплатное обучение на базе учебных материалов Изготовителя.