Устройство для испытания высоковольтного электропривода с полупроводниковым преобразователем

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к областям автоматизированного электропривода и преобразовательной техники.
В настоящее время устройства для испытания электроприводов с полупроводниковыми преобразователями фактически представляют собой физические модели реального электропривода и выполняются по его принципиальной электрической схеме.
Известен высоковольтный электропривод с полупроводниковым преобразователем частоты 1.
Устройство для испытания такого электропривода состоит из физической модели существенно меньшей мощности по сравнению с реальным электроприводом (Фиг. 1, а), что при испытаниях обеспечивает экономию электроэнергии и снижение затрат на создание испытательной установки.
Данный аналог содержит высоковольтный выключатель 1, к которому подключен высоковольтный понижающий трансформатор 2, соединенный с входом преобразователя частоты 3 низкого напряжения, выход последнего подключен к первичной обмотке второго высоковольтного повышающего трансформатора 4, вторичная обмотка которого соединена со статором
высоковольтного двигателя 5 переменного тока. Здесь трансформатор 2 осуществляет понижение сетевого напряжения, преобразователь частоты 3 преобразует его в необходимую частоту переменного низкого напряжения, которое при помощи второго трансформатора 4 повышается и подается на высоковольтный двигатель 5,
Недостатком данного решения является:
1)сложность и низкий к.п.д. за счет применения двух силовых трансформаторов;
2)применение высоковольтного двигателя, наименьшая мощность которого значительно больше, чем для низковольтных двигателей, что серьезно отражается на стоимости и надежности испытательного устройства (стенда).
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является устройство на базе электропривода с высоковольтным преобразователем и высоковольтным двигателем (Фиг. 1, б)
Данное устройство содержит высоковольтный выключатель 1, подключенный к сети 6 (10) кВ и к высоковольтному полупроводниковому преобразователю 2, выход которого соединен со статором высоковольтного двигателя 3.
В качестве полупроводникового преобразователя 2 в зависимости от
назначения здесь используется, например, высоковольтный преобразователь частоты или преобразователь переменного напряжения в переменное (тиристорный регулятор напряжения). В отличие от аналога здесь отсутствуют два силовых трансформатора, но требуется высоковольтный преобразователь.
в виду того, что высоковольтные двигатели имеют большие мощности (от 200 кВт до десятков МВт) устройство для испытания высоковольтного электропривода оказывается значительным по мощности, что увеличивает его стоимость, строительно-монтажные работы и повышает сложность.
Технический результат заявленного решения - снижение установленной мощности испытательной установки, упрощение, повышение надежности и расширение функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что в устройство для испытания высоковольтного электропривода с полупроводниковым преобразователем, содержащее высоковольтный выключатель, к которому подключен высоковольтный полупроводниковый преобразователь и электродвигатель переменного тока, дополнительно введен понижающий трансформатор, а вместо двигателя используется низковольтный, при этом высоковольтные обмотки трансформатора соединены с выходом полупроводникового преобразователя, а низковольтные - со статором низковольтного двигателя.
Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является то, что снижение установленной мощности, а также упрощение, повышение надежности и расширение функциональных возможностей достигается за счет введения относительно небольшой мошности высоковольтного понижающего трансформатора и низковольтного двигателя, при этом высоковольтные обмотки трансформатора подключены к выходу преобразователя, а низковольтные - к двигателю. Здесь следует иметь в виду,
что низковольтные асинхронные двигатели до 380 В выпускаются промышленностью на мощности от сотен Вт до сотен кВт, а минимальная мощность высоковольтного двигателя составляет около 200 кВт.
Предлагаемое устройство может использоваться для испытания различных высоковольтных полупроводниковых преобразователей и электроприводов на их основе с асинхронными и синхронными двигателями.
На Фиг. 2 приведена схема заявленного устройства, где приняты следующие обозначения:
1- высоковольтный выключатель;
2- полупроводниковый высоковольтный преобразователь, например, преобразователь переменного напряжения (тиристорный пускатель);
3- высоковольтный понижающий трансформатор;
4- низковольтный электродвигатель, например, асинхронный на напряжение 380В.
В предлагаемом устройстве высоковольтный выключатель I входом подключен к сети 6(10) кВ, а выходом - к входу полупроводникового высоковольтного преобразователя 2, выход которого соединен с входом высоковольтного понижающего трансформатора 3, а низковольтный выход последнего соединен со статорными обмотками двигателя 4.
Устройство работает следующим образом.
При испытании высоковольтного преобразователя проверка его работоспособности осуществляется за счет регулирования выходного напряжения от нуля до 6(10) кВ при относительно небольщой мощности
стендового трансформатора 3 и двигателя 4. Управляя преобразователем, получаем необходимые режимы работы двигателя с минимальными затратами электроэнергии на испытания и минимальной стоимостью установки.
Например, для испытания тиристорного высоковольтного пускателя и высоковольтного двигателя на 6 кВ мощностью 1,2 МВт используется предлагаемое устройство на базе понижающего высоковольтного трансформатора 6/0,38 кВ мощностью 100 кВА и асинхронного двигателя с напряжением 380 В мощностью около Р s 100 кВт.
Следует отметить, что путем подключения данного устройства (Фиг. 2) к сети 380 В и соединения двигателя 4 непосредственно с преобразователем 2 без трансформатора 3 возможно проводить испытания высоковольтного преобразователя при повышенных токах на низком напряжении. Для рассматриваемого примера это равносильно испытанию высоковольтного преобразователя по току на высоковольтный двигатель мощностью
Р  РдS 18Рд S 18  100 S1,8 МВт, что расширяет функциональные
возможности предлагаемого устройства.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает испытание высоковольтного преобразователя и электропривода с помощью относительно маломощного высоковольтного трансформатора и низковольтного двигателя. При этом устройство имеет минимальную стоимость и минимальные затраты иснытаний. электроэнергии на нроведение
Источники известности:
1 Л.Х. Дацковский, Б.И. Абрамов и др. Современное состояние и тенденции в асинхронном частотном регулируемом электронриводе (краткий аналитический обзор). Электротехника, 1996, №10, (с. 18-28).
2 Каталог Высоковольтные электроприводы серии ACS 1000. АББ Автоматизация, Россия, ООО «АББ Реле - Чебоксары.