Чому перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics можна довіряти

Введення

Життя вчить, що зростання очікуваного доходу знижує ймовірність його отримання.

Перетворювачі частоти середньої напруги обіцяють великі доходи ― вони економлять мільйони. Спробуємо розібратися, що відбувається з імовірністю отримання цих доходів у випадку з перетворювачами частоти середньої напруги від Delta Electroncis.

На відміну від частотного приводу 220В/380В, який вже став майже побутовою технікою, впровадження частотного приводу середньої напруги ― це порівняно тривалий і дорогий проект, що триває не один місяць, успіх якого залежить від успіху всіх його етапів

В результаті такого проекту, можна отримати серйозну економію електроенергії, що досягає 50%, що особливо привабливо, беручи до уваги кількість грошей, що переробляються таким приводом на годину.

При прийнятті великих інвестиційних рішень, крім вигод і строків окупності, ідентифікуються та оцінюються ризики, а так само виробляються методи управління ними.

У цій статті зроблена спроба розглянути дизайн і переваги перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics спільно з ризиками, які підстерігають такий проект при впровадженні.

Пристрій і принцип роботи перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics

Для того, що б розібратися з ризиками, нагадаємо спочатку пристрій і принцип роботи перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics.

Ці перетворювачі, побудовані за добре себе зарекомендувала, стала вже класичної, топології багаторівневих інверторів напруги. Надійність роботи та переваги даної топології підтверджені досвідом таких компаніями, як Siemens, Schneider Electric, Fuji, Yaskawa та інших, які успішно використовують її в своїх продуктах.

По суті цей перетворювач складається з безлічі частотников низької напруги, з'єднаних послідовно у зірку, вхідного багатофазного трансформатора і системи управління всім цим.

Система управління виконана на базі багатьох знайомих і добре себе зарекомендували стандартних ПЛК і HMI цієї ж фірми, може бути за винятком лише кількох, спеціалізованих блоків.

Вхідний трансформатор фазосдвігающій

Сухий фазосдвігающій трансформатор, що знаходиться на вході ПЧ, перетворює вхідна напруга мережі трифазне підприємства в багатофазних (наприклад 48-ми фазне для 10 кВ моделі) вихідна напруга.

Трансофрматор досить компактний і безпечний, з ККД > 98% і високотемпературної ізоляцією H класу, розрахована на довготривалу роботу навіть при 180° С.

Відразу ж відзначимо, чому слід звертати увагу на ці 180° С, незважаючи на те, що навіть при перевантаженнях, такої температури в перетворювачі практично ніколи не буває. Це не маркетинговий хід. Справа в тому, що MTBF такого трансформатора, становить сотні тисяч годин безвідмовної роботи, розраховується для максимально допустимої температури ізоляції, або 180° З в нашому випадку.

При зниженні ж фактичної температури по відношенню до максимальної на кожні 10°С,і так непоганий MTBF подвоюється. До речі, приблизно така ж ситуація і з електролітичними конденсаторами, тільки в цьому випадку MTBF подвоюється кожні 15° С.

Вторинні обмотки трансформатора розділені на 8 груп по 6 трифазних обмоток в кожній. Фазовий зсув між обмотками у групі становить 10 градусів, а між першою і 6-й обмотками групи ― 50 градусів.

Така конструкція фазосдвигающей трансформатора призводить до того, що гармоніки, що генеруються силовими осередками, потрапляють в первинну обмотку в протифазі і ефективно придушуються. Цей недорогий і гарний метод забезпечує гальванічну розв'язку і позбавляє від необхідності застосовувати громіздкий вхідний фільтр, оскільки коефіцієнт нелінійних спотворень вхідного струму становить лише 1%, а рівень гармонік легко вміщується в допустимі межі за стандартом міжнародного електротехнічного комітету МЕК 519-1992.

Вторинні обмотки вхідного фазосдвигающей трансформатора подаються на силові комірки, або інвертори напруги.

Силові осередку

На вході кожного інвертора напруги варто трифазний випрямляч, а на виході ― H міст. Для скалярних і векторних перетворювачів частоти Delta ( серії MVD 1000/2000) трифазний випрямляч ― некерований і виконаний на діодах. Сама остання розробка Delta Electronics ― перетворювач частоти серії MVD-3000 здатний віддавати енергію гальмування в мережу, тому вхідний випрямляч вже керований і виконаний на IGBT модулі.

Кожен H міст, утворений стандартними модулями IGBT, має 3 можливих стану, що відповідає 3-м рівнями вихідної напруги: -U, 0, +U , де U ― напруга ланки постійного. Але управляється кожен міст з допомогою широтно-імпульсної модуляції з керуванням положенням просторового вектора ( SVPWM ― Vector Space Pulse Width Modulation), що дозволяє отримати дуже точно потрібне усереднене напруга в діапазоні -U, +U. Виходи інверторів з'єднані послідовно в три групи і підсумовуються.

Якість вихідний синусоїди

Завдяки цій технології Delta Electronics вдалося одержати вихідну напругу у вигляді точно апроксимована, майже ідеальною синусоїди з низькою швидкістю dV/dt , завдяки чому не створюються додаткові стресові впливу на ізоляцію навіть на довгому, володіє індуктивністю, моторному кабелі

В результаті з перетворювачами Delta Electronics добре працюють старі двигуни, що пройшли капітальні ремонти і мають гранично допустимі параметри з втрат і якості ізоляції. Не пред'являється яких-небудь вимог і до моторних трасах, довжина яких визначається тільки падінням напруги на них, немає необхідності в установці моторних дроселів, а так само немає необхідності в зниженні номінальної потужності двигуна ( motor derating).

Перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics не засмічують мережа гармоніками і не вимагають застосування вхідного фільтра, так як споживаний ними струм близький до ідеальної синусоїді.

Переваги та ризики впровадження перетворювачів частоти середнього напруги на підприємстві

Сьогодні нікого вже не потрібно переконувати в перевагах перетворювачів частоти. Перерахуємо лише основні.

1. Економія електроенергії
2. Підвищення строку служби механічного обладнання
3. Підвищення строку служби двигуна
4. Спрощення кінематичної або технологічної схеми обладнання

Як вже зазначалося, у разі перетворювача частоти середньої напруги, всі ці вигоди множаться на масштаби споживаної потужності, вартості суміжного обладнання, а отже і економії.

Наприклад, після установки системи частотного регулювання середньої напруги Delta Electronics на вентиляторах клінкерних холодильників цементного виробництва, економія електроенергії склала до 51%, на димососах коксохімічного виробництва близько 40%, на різних мережевих і циркуляційних насосах - до 40% при споживанні від сотень кіловат годин до декількох мегават-годин.

Тому, якщо порівняти, уявну спочатку великий, вартість такого перетворювача з сумою зменшення рахунків за електроенергію, то все виглядає зовсім по іншому. Дійсно, Delta Electronics сильна саме строками окупності інвестицій у своє обладнання.

Основні області застосування перетворювачів частоти Delta Electronics наведені в таблиці 1

Табл. 1 Основні області застосування перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics

Однак у будь-якому проекті, незалежно від строків окупності, разом з вигодами, завжди існують такі нульові ризики:

• Технічні
• Технологічні
• Організаційні
• Ризики, пов'язані з персоналом

Технічні ризики

Технічні ризики вкладаються в такі ситуації:

• Привід не вдається пустити в експлуатацію
• Проблеми, що виникають в ході експлуатації

Для того, що б привід запрацював, необхідні:

• Правильні проектні рішення
• Відповідність приводу специфікаціям
• Відповідність приводу міжнародним стандартам
• Кваліфіковані монтажні і пуско-налагоджувальні бригади

Проектні рішення

Одна з найбільш важких і дорогих помилок проектувальника, результати яких можуть проявлятися як відразу, так і в ході експлуатації ― це помилка вибору перетворювача частоти. В наслідок неправильного вибору перетворювача, двигун може не стартувати, випадати з синхронізації або зупинятися під навантаженням, можуть спрацьовувати захисту, а перешкоди, що генеруються приводом можуть призводити до неправильної роботи і навіть виходу з ладу контролерів автоматики та КВП.

Управління ризиком прийняття помилкових проектних рішень

Мінімізувати помилки на етапі замовлення покликаний спеціально розроблений бізнес-процес, в якому беруть участь три сторони ― Замовник, Delta Electronics і авторизований партнер компанії Delta Electronics в Україні, який як правило є проектувальником, або субпроектировщиком.

В ході цього процесу не тільки заповнюються традиційні опитувальні листи, але і проводиться ретельне передпроектне обстеження умов застосування, фактичних параметрів мережі середньої напруги, двигуна, кабельних трас і ступеня їх зносу,вимог до електромагнітної сумісності. Першочергова увага приділяється технологічним інструкціям та регламентам підприємства.

У відповідності з законодавством України, за прийняття проектних рішень відповідає перед Замовником одна особа ― проектувальник, він же авторизований партнер Delta Electronics. Причому ця відповідальність не має терміну давності.

Зі свого боку Delta Electronics робить все можливе, що б її перетворювачі були мінімально чутливі до помилок проектування і надійно працювали в самих неідеальних умовах.

Для досягнення цієї мети, перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics, проходять 1-2х літні польові випробування в жорстких виробничих умовах країн Південно-східної Азії, які характеризуються насамперед нестабільною і засміченою гармоніками мережею, високою запиленістю і підвищеними температурами. Перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics легко переносять коливання напруги до +/- 1000В (для 10кВ частотника), видаючи номінальну потужність, і зберігають працездатність з деградацією вихідної потужності при осідання напруги до 30%. Не виникає проблем і з "підхопленням" інерційної навантаження на льоту при короткочасному повному зникненні живлення.

Плати перетворювача покриті подвійним полімерним покриттям, виробництва відомої німецької компанії, що витримує навіть присутність H₂S в повітрі. Перетворювач частоти контролює повітряний потік охлажедния, а отже стан фільтрів, вологість всередині шафи, а в разі застосування в неопалюваному приміщенні є опції підігріву.

Сответсвие приводу специфікаціям

Привід може мати прекрасні технічні характеристики, заявлені в каталозі і специфікаціях, папір, як кажуть, все стерпить, питання в тому, як ці характеристики будуть підтверджуватися практикою ?

Відповідність специфікаціям нерозривно пов'язане з поняттям якості продукції. Більш того, одне з визначень якості продукції ґрунтується на відповідності специфікаціям.

Не потрібно говорити про те, наскільки важливі якість і надійність перетворювачів частоти, особливо потужних, і як дорого обходяться простої.

Delta Electronics, як і всі серйозні компанії, бореться за якість протягом усього життєвого циклу продукції.

Буде якісним привід визначається на всіх етапах :

• Розробки
• Виробництва
• Експлуатації

які охоплені зворотним зв'язком системи управління якістю підприємства.

Основні фактори, що впливають на якість перетворювачів частоти середнього напруги на етапі розробки ― це:

• Методологія проектування та управління проектами
• Оснащення передовими системами комп'ютерного моделювання
• Оснащення випробувальними лабораторіями та стендами
• Стратегія вибору компонентів
• Ретельний електричний дизайн, враховує паразитні індуктивності
• Ретельний дизайн системи відводу тепла

Системи автоматизованого моделювання (CAE)

На етапі розробки якість визначається не тільки рівнем розробників і їх оснащенням випробувальним обладнанням, але й інвестиціями в передові системи комп'ютерного моделювання (CAE), з допомогою яких прораховується теплообмін, вібрації, міцність конструкції, особливості системи управління, перевіряється апаратна частина. CAE допомагає оцінити, як поведе себе виріб в реальних умовах експлуатації, переконатися в його працездатності без залучення великих витрат часу і коштів, дозволяє уникнути помилок, які проявляються лише на етапі польових випробувань. Розробник має можливість прорахувати більше варіантів дизайну, а отже виконати більш якісну розробку.

Управління якістю та проектами

Крім CAE, Delta Electronics є лідером у використанні передової методології управління проектами на основі V моделі. V-модель була розроблена в Німеччині і нині є основою в першу чергу для німецьких федеральних адміністративних і оборонних проектів.

І останнє за порядком, але не за значенням. Delta Electronics чи не перша серед конкурентів впровадила перспективне планування якості продукції і план управління (APQP) у відповідності з ISO/TS 16949. APQP гарантує впевнене якість на всіх рівнях: на рівні концепції вироби, на рівні конструкції виробу, на рівні задуманої технології і на рівні виробництва і містить великий набір сучасних інженерно-організаційних методів запобігання дефектів.

Елементна база

Впровадження вищезгаданих методологій та стандартів змушує відмовитися від дешевих комплектуючих. Тому, всередині перетворювача частоти Delta, можна побачити німецькі IGBT модулі виробництва Infineon (дочірня компанія Siemens) німецькі силові напівпровідники Semikron, німецькі силові конденсатори TDK EPCOS, японські тиристори SanRex, американські цифрові сигнальні процесори (DSP) Texas Instruments.

Крім того, що важливо, елементи обрані з великим запасом. Для силових конденсаторів велике значення має номінальна температура, так як при підвищенні температури на кожні 15С, його напрацювання на відмову падає в 2 рази, тому Delta використовує високотемпературні електроліти. Для силової комірки з виходом 580В застосовані IGBT модулі з максимальним напругою 1700В.

Ретельний облік паразитних індуктивностей

З-за надвисокої швидкості перемикання сучасних IGBT модулів, навіть на паразитної індуктивності шини, можна отримати значні перенапруги Ldi/dt , пробивають напівпровідники.

Тому розробка перетворювачів частоти з електротехнічної завдання перетворюється в радіотехнічну. Ця задача вирішується за допомогою моделювання паразитних індуктивностей, в першу чергу шинних сполук, та перевірки результатів на практиці.

Ретельно оптимізована конструкція шин вихідних ланцюгів, комутованих з допомогою високошвидкісних IGBT гарантує відсутність електричних стресів у всіх режимах роботи перетворювача, що благотворно позначається на довговічності компонентів.

Оптимальний термодизайн

Не меншу, якщо не більшу увагу Delta Electronics приділяє відсутності температурних стресів.

Як вже зазначалося, інтенсивність потоку відмов багатьох силових компонентів, особливо силових конденсаторів, різко зростає, а термін служби зменшується з зростанням температури.

Отже, необхідно забезпечити такий відвід тепла, який гарантує відсутність локальних перегрівів.

Завдання не просте, адже при ККД перетворювача 96,5% потужністю 1 мегават з пари шаф перетворювача необхідно коректно відвести 35 кВт тепла

Конструкція тепловідведення від кристалів напівпровідників

І цей відвід тепла починається від кристала напівпровідника.

Для створення оптимальної конструкції коштів відводу тепла від силових напівпровідникових компонентів Delta так само використовує комп'ютерне моделювання температурних полів при різних перевантаженнях з подальшим підтвердженням адекватності моделі випробуваннями.

Температурний режим перетворювача частоти в цілому

В результаті моделюванням процесів теплообміну окремих компонентів перетворювача частоти середньої напруги обчислюються теплові потоки і поля, будуються профілі швидкостей охолоджуючого повітря, оцінюються продуктивності засобів відведення тепла, визначаються оптимальні точки роботи вентиляторів.

Широке використання CAE істотно підвищує продуктивність проектування і дозволяє Delta Electronics сконструювати більш якісну і більш оптимальну систему охолодження.

Перевірка результатів CAE у випробувальних лабораторіях

Однак остаточний варіант завжди перевіряється на практиці у випробувальній лабораторії, оснащення якої вражає.

Для того, що б підтвердити дані розрахунків, Delta має прекрасно оснащену випробувальну лабораторію з набором аеродинамічних труб, камер, приладів вимірювання теплопровідності,тепловізорів.

Міцна і сейсмостойкая конструкція

Так як перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics активно використовуються в сейсмічно активних зонах, вони мають відповідну конструкцію. Міцність конструкції важлива і при транспортуванні.

Сучасні засоби комп'ютерного моделювання дозволяють Delta Electronics вносити оптимальні зміни в конструкцію для досягнення заданого результату.

Як ми бачимо, завдяки використанню сучасних програмних комплексів для моделювання електричних та теплових процесів електротехнічних пристроїв з'являється можливість вибрати оптимальний варіант конструкції з безлічі згенерованих проміжних варіантів, не створюючи їх у "залізі", а з допомогою прекрасно оснащених випробувальних лабораторій підтвердити відповідність теорії практикою.

Таким чином Delta Electronics забезпечує якість і оптимальну ціну на етапі розробки.

Якість на етапі виробництва

Досі ми говорили про те, за рахунок чого досягається якість продукції на етапі розробки. Однак навіть самий передовий, сучасний дизайн ризикує не втілитися в життя із-за недоліків виробництва.

Якість виробництва визначається ефективністю працюючої системи менеджменту якості підприємства, яка в свою чергу залежить від

• Організації процесів забезпечення якості (QA)
• Повноти контролю якості продукції на проміжних етапах та на виході з виробництва (QC)
• Оснащення виробничої бази
• Оснащенням випробувальних лабораторій
• "ДНК" компанії ― виробника

Система менеджменту якості

Так як про системи управління якістю виробництва можна писати вічно, зазначимо, що Delta Electronics сертифікована по ISO 9001, як і більшість виробників сьогодні. Крім того виробництво Delta Electronics екологічно безпечно і сертифіковане за ISO 14001, OHSAS 18001, TLS 8001, TS 16949 TL 9000, QC080000, RoHS. Крім того Delta Electronics бореться за відсутність дефектів за методологією 6 сигм.

"ДНК" компанії ― виробника

Delta Electronics це перш за все дуже якісне виробництво з рекордно низькою собівартістю.

Незважаючи на більш, ніж 40-ка річну історію, 7 млрд. доларів обороту і десятки заводів і дослідницьких центрів в 32-х країнах, Delta Electronics довгі роки майже не була відома кінцевим замовникам. Зате замовники Delta Electronics, для яких компанія випускає продукцію, точно відомі всім.

Музей Delta Electronics заповнений нагородами за нуль дефектів, видатне якість, постачальник року та інших від ACER, Agilent, Asustek, Canon, Cisco, Dell, Epson, Fujitsu, Hitachi, IBM, Intel, JVC, LG, Lexmark, Matsushita, Mitsubishi, Motorola, NEC, Nokia, Philips, Rockwell, Samsung, Sharp, Siemens, Sony, Toshiba,Xerox і багато інших.

Стаття в тему : Всепроникаючий гігант. Delta Electronics приходить в Україну

Delta Electronis випускає сьогодні більше 1 мільйона перетворювачів частоти низької напруги в рік, які встигли завоювати своїх прихильників в Україні простотою, невибагливістю і гнучкістю.

Стаття в тему : Згорів частотники Delta ? Не може бути !

Оснащення виробництва

Технологія виробництва включає в себе складання вузлів, монтаж, механічну збірку, внутрішній технологічний тест вузлів, функціональне тестування всього перетворювача, тест напрацювання на відмову при підвищеній температурі при роботі на реальне навантаження, предотгрузочные випробування.

Перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics збираються в просторих і світлих складальних цехах з антистатичним контролем і автоматичними транспортними системами.

Контроль якості на проміжних етапах виробництва

Контроль якості друкованих вузлів

Перед складанням усі друковані плати, разом з встановленими компонентами проходять тестування на спеціальних стендах, де перевіряється якість електричних з'єднань. З допомогою спеціальних щупів подаються і знімаються тестові напруги в контрольних точках. На сьогодні цей метод внутрішньосхемного тестування є найбільш надійним.

Контроль якості силових осередків

Особлива увага приділяється тестування силових осередків. З допомогою спеціальних стендів осередку навантажуються на активно-індуктивне навантаження, а так само на імітатор повного навантаження. При цьому кожна клітинка проходить кваліфікаційні випробування на климатику в камері тепла і холоду.

Функціональний тест перетворювача частоти середнього напруги в цілому

Коли все зібрано, починається найцікавіше ― функціональні випробування зібраного перетворювача частоти середньої напруги.

Для того, що б бути впевненим у працездатності перетворювача частоти, необхідно його тестувати умовах, максимально наближених до виробничих.

Delta Electronics випускає перетворювачі частоти на напруги від 3.2 кВ, 4.2 кВ, 6 кВ, 6.6 кВ, 10 кві 11кВ в широкому діапазоні потужностей. Відповідно в зоні функціонального тестування знаходяться комплектні розподільчі пристрої, або високовольтні комірки на кожне з цих напруг, відповідної потужності. Це типові загальнопромислові клітинки, оснащені стандартним комплектом релейних захистів і автоматики. Таким чином забезпечується максимальне наближення до умов живлення перетворювача частоти на виробництві у замовника.

Перевірка на реальний двигун з реальним навантаженням

Але крім цього, що цікаво, Delta Electronics має можливість навантажувати перетворювачі частоти на реальний двигун потужністю до 3 мВт. І не на холостому ходу, а під повним механічним навантаженням, протягом будь-якого тривалого часу.

Тепер уявіть, що такий стенд повинен забезпечувати одночасне тестування не одного, а 12-ти перетворювачів, 6-ти у зоні функціонального тестування і 6-ти у зоні високотемпературної напрацювання на відмову (Burn In Test).

Якщо вирішувати таку задачу "в лоб", то потрібно потурбуватися про індивідуальному енергоблоці і нескінченному кредит для оплати електроенергії. Крім того, механічну роботу, вироблену 3-х мегаватного двигунами необхідно кудись утилізувати.

Дана задача вирішується Delta Electronics досить дотепно. Механічне навантаження для електродвигуна створює сидить з ним на одному валу генератор, який, у свою чергу електрично навантажений на спеціальний інвертор, який віддає енергію в мережу. За допомогою такого "вічного двигуна" можна не тільки просто навантажувати перетворювач частоти, але й імітувати практично будь характер і механічні характеристики механізмів Замовника на реальному двигуні.

Напрацювання на відмову при підвищеній температурі

Згідно теорії надійності, так і практики теж, найвища інтенсивність потоку відмов виникає на початку експлуатації, коли виявляються приховані і явні дефекти. Потім потік відмов різко знижується, залишаючись на одному і тому ж низькому рівні аж до початку старіння вироби. Для того, що б Потім потік відмов швидко та інтенсивно знижується до мінімальних рівнів і залишається на цих мінімальних рівнях аж до закінчення експлуатації, коли він починає зростати внаслідок вироблення ресурсу.

Для того, що б виявити всі приховані дефекти існує тривалий тест напрацювання на відмову при підвищеній температурі, при роботі на реальний двигун який в обов'язковому порядку проходять всі перетворювачі частоти Delta Electronics.

Спеціально для цього тестування Delta Electronics розробила і виготовила пересувну термокамеру, яка швидко одягається на будь-який з 6-ти ПЧ.

Приймальні випробування за участю Замовника

Важливою стадією проекту з внерению частотно-регульованого приводу середнього напруги є приймальні випробування готового перетворювача частоти на виробництві Delta Electronics.

Ці випробування включають в себе всеосяжну перевірку характеристик перетворювача частоти з приблизно тисячі параметрів у 70-ти тестах починаючи від зовнішнього вигляду і розмірів, включаючи перевірку ізоляції, автоматики резервування і захисту, вимірювання повітряних потоків і температурного режиму, роботу на реальний двигун.

Звіт про випробування займає більше 80-ти сторінок.

Паралельно з випробуваннями проходить навчання представників Замовника на виробництві Delta Electronics

Пуско-налагоджувальні і монтажні роботи перетворювача частоти середньої напруги Delta Electronics

Існує цілком зрозумілий і далеко ненульовий ризик, що прекрасно виготовлений перетворювач частоти, монтуємий з ідеального проекту прив'язки, що враховує всі нюанси технології і умов замовника відмовить від недбало опрессованного наконечника, не дотянутой клеми, не туди підключеного проводу або потрапляння сторонніх предметів.

Звести цей ризик до мінімуму допомагають:

• Вичерпна документація по монтажу
• Досвідчений регіональний партнер
• Обов'язковий нагляд і безпосередню участь представника Delta Electronics в пуско-налагоджувальних роботах на майданчику Замовника

З приводом поставляється докладна документація по монтажу, аж до квітів проводів і зусиль затягування гвинтів. Роботи по монтажу і пуско-налагодження виконуються спільно регіональним партнером та інженерами Delta Electronics. Вартість участі Delta Electronics в пуско-налагоджувальних роботах входить у вартість приводу.

Ризик відмови перетворювача частоти під час експлуатації

Ризик відмови і подальшого простою перетворювачів частоти середньої напруги пов'язаний з такими характеристиками

• Надійність перетворювача частоти
• Відновлюваність і ремонтопридатність перетворювача частоти
• Кваліфікація персоналу

Надійність перетворювачів частоти середньої напруги Delta Electronics

Якість і надійність не є синонімами. Не даючи визначення якості, зазначимо, що якість ― це властивість продукції в точці на осі часу або миттєвий знімок, в той же час надійність ― це ймовірнісна величина, що характеризує певний період часу, наприклад . До цих пір ми більше говорили про якість.

Перетворювач частоти може бути абсолютно якісним в момент відвантаження, але чи буде він залишатися таким же через рік, через 5 років чи через 15? Оптимізація теплового режиму, паразитних індуктивностей, механічної конструкції, застосування високотемпературної ізоляції та якісних комплектуючих вселяє впевненість у те, що перетворювач частоти Delta Electronics буде залишатися якісним максимально довго. Але і це ще не все.

Резервування N+1

Стандартним методом підвищення надійності є резервування. Найдорожчий вид резервування ― загальне резервування, коли резервується система в цілому. 100%-е загальне резервування означає більше, ніж подвоєння витрат.

Однак топологія перетворювачів частоти Delta Electronics містить велику кількість однакових елементів, а саме силових осередків.

Тому істотного підвищення надійності можна досягти, шляхом резервування силових осередків, які беруть на себе основні електричні і температурні стреси.

Для цього в кожну фазу включають на одну клітинку більше, ніж це необхідно для отримання потрібного фазної напруги. Крім того, вихід кожної клітинки може бути закорочений спеціальним ключем, або байпасом. Delta Electronics, на відміну від інших виробників, використовує в якості такого ключа ще один швидкодіючий IGBT модуль. Таким чином закоротити клітинку при необхідності можливо практично миттєво.

Додаткові осередки в кожній фазі спочатку вимкнені та закорочені своїми індивідуальними байпасом.

Вихід комірки з ладу ідентифікується системою діагностики. По цій події включається байпас, закорочувальний дефектну клітинку. Одночасно розмикається байпас резервної клітинки, яка вступає в дію. Відбувається все миттєво і "на льоту", без зупинки перетворювача частоти і бз деградації його вихідних характеристик.

Однак таке резервування вимагає витрат на мінімум 3 додаткові силові осередку.

Що станеться, якщо перетворювач був куплений без додаткових комірок?

І в цьому випадку не можна зупинятися.

Резервування з деградацією характеристик

Система управління замкне як дефектну комірку, так і два інших , розташованих в 2-х інших фазах, що б не допустити перекосу. В результаті фазна напруга зменшиться на вихідну напругу однієї комірки, або 580В.

У багатьох випадках така деградація цілком припустима і набагато краще повної зупинки приводу. Причому, чим вище вихідна напруга, тим менш відчутною в процентному відношенні буде деградація.

Але що станеться, якщо все-таки станеться непоправне і відмовить не зарезервований елемент, такий, наприклад, як система управління або вхідний трансформатор?

В цьому випадку перетворювач частоти Delta Electronics так-же не обов'язково зупиняти.

Загальний байпас перетворювача частоти

Справа в тому, що в стандартну комплектацію перетворювача входить ручний або автоматичний байпас.

Цей байпас, виконаний в окремому шафі, у випадку поломки перетворювача частоти, може переключити двигун в обхід перетворювача на мережу середнього напруги. Причому він може це зробити навіть автоматично, якщо замовлена відповідна опція.

Крім того, шафа байпаса має ще одну важливу функцію ― він забезпечує ізоляцію вхідного трансформатора від мережі і містить заземлюючі ножі, що необхідно для обслуговування.

Відновлення та ремонт перетворювача частоти Delta Electronics

Модульна конструкція перетворювача, наявність великої кількості однакових елементів, дозволяє сформувати дуже ефективний комплект ЗІП, вартістю всього до 10% приводу, який зберігається у Замовника і гарантує швидке відновлення на місці в переважній більшості випадків.

В комплект ЗІП-а входять силові клітинки, контролери і панель управління, вентилятори, запобіжники та інші витратні матеріали

Навчання персоналу

Дуже велике число інцидентів на виробництві пов'язано з так званим "людським фактором".

Перетворювачі частоти середньої напруги Delta Eectronics повністю автоматизовані, управляються за допомогою інтуїтивно зрозумілого графічного інтерфейсу, мають різноманітні блокування і захисту. Однак, в будь-якому випадку, для роботи з обладнанням такого роду потрібен кваліфікований персонал.

Навчання відбувається у два етапи.

Перший етап навчання проходить на заводі Delta Electronics під час приймальних випробувань. Під час цього навчання відбувається докладне знайомство з конструкцією та характеристиками перетворювача частоти і методами підтвердження цих характеристик. Участь у підтвердженні близько 1000 характеристик приводу в ході 70-ти тестів ― чудовий спосіб дізнатися перетворювач частоти в найдрібніших деталях.

Другий етап навчання проходить на підприємстві Замовника в Україні. Персонал Закзачика бере участь в пуско-налагоджувальних роботах і знайомиться з особливостями роботи приводу для вирішення конкретних завдань виробництва.

Надалі партнер Delta Electronics надає підтримку HR і навчальному центру Закзачика в розробці методичних програм навчання.

Відповідність міжнародним стандартам

Існує ризик того, що незважаючи на нормальну роботу перетворювача частоти, він виявиться несумісним з іншим обладнанням підприємства.

Наприклад включення перетворювача може викликати спрацьовування захистів розподільних осередків через занадто великих пускових струмів, або спотворювати роботу контрольно-вимірювальних приладів систем АСУ ТП.

Для того, що б перетворювачі частоти були сумісні з суміжних обладнанням підприємства, а так само були взаємозамінними з обладнанням інших компаній, необхідно відповідність стандартам.

Перетворювачі частоти середньої напруги Delta Electronics відповідають кільком десяткам міжнародних стандартів, причому це відповідність сертифіковане.

Висновки

Впровадження частотно-регульованого приводу середнього напруги великої потужності, поряд з очевидними перевагами має і нульові ризики, збитки від яких може значно перевищити вигоди.

Ці ризики пов'язані з якістю, надійністю, сумісністю, ремонтопридатністю, кваліфікацією персоналу, коректністю проекту прив'язки.

Слідування вимогам десятків міжнародних стандартів,застосування передових методів комп'ютерного моделювання, верифікованих в добре оснащених випробувальних лабораторіях дозволяють створити оптимальний електричний і температурний дизайн перетворювача частоти, ретельно враховує процеси теплопереносу та паразитні параметри електричних ланцюгів, а так само сейсмоустойчивую конструкцію, легко переносящую транспортну тряску, що в комплексі зі стратегія вибору якісної елементної бази має великий запас по гранично-допустимим параметрам, закладають фундамент якості на етапі розробки.

Сучасне сертифіковане виробництво, багатоетапний проміжний контроль якості, можливість перевірки приводу середнього напруги на реальному двигуні з повною механічним навантаженням і напрацюванням на відмову при підвищеній температурі гарантує якість перетворювача частоти Delta Electronics на виході з виробництва.

Застосування гарячого резерву силових осередків, автоматичного байпаса, недорогий, але вичерпний комплект ЗІП, забезпечують безперебійність технології замовника в аварійних ситуаціях.

Продумані та стандартизовані бізнес процеси, за участю Замовника, виробника та локального партнера, що охоплюють проектування, замовлення, приймальні випробування, пуско-налагоджувальні роботи і двоетапне навчання персоналу дозволяють максимально повно врахувати індивідуальні потреби Закзачика.

Все перераховане вище мінімізує ризики і усуває їх вплив на технологічний процес Замовник, дозволяючи впевнено говорити про успіх і швидкої окупності проекту по впровадженню приводу середнього напруги виробництва Delta Electronics.

Детальніше

Каталог перетворювачів частоти середньої напруги скалярної серії MVD-1000 англійською мовою (pdf, 4 МВ) 
Каталог перетворювачів частоти середньої напруги векторної серії MVD-2000 англійською мовою (pdf, 2 MB)
Каталог перетворювачів частоти середньої напруги серії MVD-3000 з рекуперацією англійською мовою (pdf, 2 MB)
Інформація сайті rts.ua
Інформація на сайті Delta Electronics