УДК 621.314

Ю.В. Руденко, канд. техн. наук

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

        Потребность в создании современных систем электропитания для мощного технологического оборудования обусловлена развитием и внедрением в промышленность новых электротехнологий. Особенностью электропитания таких энергоемких устройств, как например, электронно-лучевые плавильные установки, являются высокие значения напряжения питания (порядка 20 кВ и выше) при больших входных номинальных мощностях (выше 100 кВт). В традиционных системах электропитания мощного технологического оборудования, построенных на основе преобразования параметров электроэнергии на частоте промышленной сети, имеет место как минимум три звена преобразования параметров электроэнергии – силовой трансформатор 10кВ/380В, силовой трансформатор 380В/50Гц, преобразующий выходное напряжение в высокий уровень, и выходной высоковольтный силовой выпрямитель. В последнее время для электропитания мощных установок электрометаллургии применяются высокочастотные инверторные преобразователи, работающие от сети 380В/50Гц. В них высокий уровень выходного напряжения формируется благодаря нескольким звеньям преобразования параметров электроэнергии – входной выпрямитель, собственно инвертор, высокочастотный трансформатор, высоковольтный выходной выпрямитель. Преимуществом таких систем питания является уменьшение габаритов, увеличение функциональных возможностей и быстродействия, увеличение энергоэффективности.
        В результате проведенных исследований предложена новая структура построения системы электропитания мощного высоковольтного технологического оборудования. Если в существующих системах питания уровень напряжения распределительной сети 10 кВ преобразовывается в низкий уровень 380 В, а затем с помощью дополнительных звеньев преобразования – до уровня высокого напряжения выше 20 кВ, необходимый технологической нагрузке, то в данной системе питания имеет место только одно звено преобразования. Этим звеном является специализированный трансформатор, непосредственно преобразующий напряжение 10 кВ в напряжение более высокого уровня для технологической нагрузки. В данной системе питания также использованы выходной выпрямитель и схема токоограничения на основе импульсного регулятора.
        В работе проведен расчет показателей качества электроэнергии на входе и выходе предложенной системы электропитания. Рассчитаны коэффициент гармоник потребляемого тока и коэффициент мощности (Км ≥ 0.95), а также внутреннее сопротивление источника питания и нестабильность выходного напряжения. При соответствующем включении вторичных обмоток трансформатора форма пульсаций выходного напряжения устройства имеет двенадцатипульсный характер, а величина размаха пульсации – не больше чем в традиционном источнике питания. К.П.Д. предложенной системы питания определяется лишь входным трансформатором и выходным выпрямителем, в отличие от инверторного источника питания. Такая структура построения источника питания с использованием импульсного регулятора позволяет его отнести к категории энергоэффективных устройств, а уменьшение аппаратурных затрат при его реализации снижает себестоимость системы электропитания в целом. В настоящее время проводятся работы по патентованию в Украине и России предложенной структуры системы электропитания.