Май 2017

Опубликовано Julegin - пн, 01.05.2017 - 09:21

В апрельских новостях была дана информация о серии генераторов ТПЧ 5-го поколения (серия Т5), где выставлена модельная группа Т5М, подгруппа 0.5-1.0 кГц, мощности от 160 до 720 кВт. Сейчас мы выставляем три исполнения группы Т5С: «линейка» 800-киловатных генераторов с одинаковым выходным напряжением 800В. Все исполнения группы Т5С построены на базе таблеточных тиристоров (Capsule) производства ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС, г. Орел. В данных трех исполнениях варьируются частотные диапазоны (0.5-1.0, 1.25-2.5, 4.0-8.0 кГц) и линейные напряжения сети на входе (400В, 550В, 690В).

Представленные исполнения относятся к генераторам универсального назначения. Исполнение в 1-ом столбце таблицы (Code=29410, f=0.5…1kHz) используется, например, для плавки черных металлов, для сквозного нагрева заготовок под пластическую деформацию и других технологий. Приемлемый КПД индуктора обеспечивается при сквозном нагреве заготовок до 1200⁰С, если минимально допустимая частота тока и диаметр стальной заготовки связаны соотношением fmin=3/(Д1*Д1), где диаметр Д1 заготовки задается в метрах, а частота fmin в герцах. Из данного соотношения получим ограничение минимального диаметра Д1 > 55 мм при частоте 1 кГц. При этом глубина проникновения высокочастотного тока в горячую сталь составляет треть минимального диаметра Δ=18 мм.

Во 2-ом столбце таблицы исполнение 29660 (f=1.25…2.5kHz) используется для сквозного нагрева заготовок Д1 > 35 мм (Δ=11 мм), а также для нагрева труб, плавки цветных и черных металлов и т.п.

В 3-ем столбце таблицы исполнение 29840 (f=4…8kHz) используется для нагрева мелких заготовок Д1 > 19 мм (Δ=6 мм), в тех случаях, когда нужна высокая производительность и востребована большая мощность нагрева 800 кВт. Например, к такому случаю относится нагрев концов заготовок в щелевом индукторе под пластическую деформацию для формования головок болтов или шурупов. Также исполнение 29840 используется для нагрева тонкостенных труб и поверхностной закалки стальных деталей. В последнем случае греют поверхностный слой металла до температуры порядка 910…1100С⁰ (в зависимости от марки стали). В этой области температур и частоте 8 кГц глубина проникновения тока в сталь составляет примерно Δ = 6 мм.

Группа Т5С, 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 пусконаладка, высокая защищенность, Черный Ящик, Интернет-Диагностика, сохранение номинальной мощности в широком диапазоне параметров, высокий КПД, соблюдение ГОСТ-а по влиянию на сеть, пуск на любую перегрузку, широкая информационная техническая поддержка, обучение и многое другое.

Каждому исполнению в таблице соответствует свой набор полупроводников, отличающихся габаритами, массой и стоимостью. Например, исполнение 29410 имеет набор полупроводников с номерами 2/1*)/4 в силовых узлах Выпрямитель/Чоппер/Инвертор, где №2 – тиристор TFI253-1000-18, №1 –  IGBT-модуль 2MBI1400VXB-120P-50, №4 – тиристор TFI273-2000-18. Звездочка в обозначении номера 1*) для IGBT-модуля указывает на параллельное соединение 2-х модулей, что указано в примечаниях к таблице.

Всего в таблице даны 17 параметров, их обозначения поясняются под таблицей. У всех исполнений декларируется номинальная мощность Pn=800 кВт. В то же время указанный набор полупроводников обеспечивает запас мощности (Pn,max). Температуры полупроводников (на границе перехода в полупроводниковой структуре) в наихудшем режиме генератора значительно меньше допустимого предела рабочей температуры. Допустимый предел равен Tjop=125⁰С для тиристоров и Tjop=150⁰С для транзисторов IGBT-модуля. Рядом с декларируемой мощностью Pn в скобках указана максимально допустимая номинальная мощность генератора (Pn,max) для случая, когда температура хотя бы одного полупроводника в наихудшем режиме генератора установится на предельно допустимое значение Tjop.

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 таблице не показаны.)

По таблице видно, что все полупроводники используются с большими запасами температуры по отношению к Tjop. Если среди всех температур для всех исполнений (всего 4х3=12 значений Tj,max) поискать худший запас по температуре, то можно увидеть, что у исполнения 29840 температура транзистора в наихудшем режиме равна TrTj,max=127⁰С, что дает запас 23⁰С относительно Tjop=150⁰С.

В таблице не показаны температуры для варианта Pn,max. В этом варианте температура хотя бы одного из полупроводников в наихудшем из 10-11 режимов устанавливается на границу Tjop.

В таблице даны массы основных силовых компонентов: масса Ld_w входного дросселя инвертора, масса rci_w всех полупроводников, масса rci_wS всех охладителей полупроводников, масса Cd_w конденсаторов звена постоянного тока, а также общая масса Weig1 перечисленных компонентов. Стоимость генератора связана с общей массой компонентов Weig1 зависимостью, которая близка к прямо пропорциональной, что дает возможность стоимостного сравнения.

Наибольшая масса полупроводников rci_w=17.9 кг относится к исполнению 29840 с наибольшим частотным диапазоном 4.0…8.0 кГц, поскольку в каждом плече инвертора используются по два последовательных частотных тиристора. У частотных тиристоров не бывает высокого класса по напряжению, поэтому ставятся два в плечо. IGBT-модули работают с удвоенной частотой инвертора, в данном исполнении - 8...16 кГц. При частоте 16 кГц наибольшую долю потерь модуля составляют коммутационные потери выключения в наихудшем режиме. Для утилизации потерь выключения в исполнении 29840 ставятся 4 модуля параллельно вместо обычных 2-х в исполнениях 29410 и 29660.

У исполнения 29410 дроссель имеет наибольшую массу Ld_w=107 кг вследствие наибольшей токовой загрузки (Ie=1758A) и наибольшей индуктивности дросселя, поскольку частота наименьшая 0.5…1.0 кГц.

Самое экономичное и наиболее дешевое исполнение 29660 вследствие высокого напряжения питающей сети (Uab=690В) и минимальной токовой загрузки силовых цепей (Ie=1095A).

Подробно ознакомиться со всеми параметрами (всего 284) можно при просмотре Стандартных Табличных Спецификаций (СТС), которые выложены на сайте в двух форматах PDF и EXCEL:

                T5C-800-1.0_0.5-800-400.zip

                T5C-800-2.5_1.25-800-690.zip

                T5C-800-8.0_4.0-800-550.zip

Краткое описание к структуре построения СТС дано в документе «Модели генераторов серии Т5, маркировка и кодировка параметров моделей.pdf»