Syöttömuuntajan mitoitus taajuusmuuttajien testauslaboratorioon

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli mallintaa Danfoss Drivesin Tampereen tuotekehitysyksikön sähkönjakelujärjestelmää ja tutkia vaihtoehtoista ratkaisua testauslaboratoriossa käytössä olleelle jännitteennostojärjestelmälle. Tutkimusaineistona toimi yrityksen sisäinen ja ulkoinen materiaali, suoritetut mittaukset, henkilöstön haastattelut sekä sähköalan kirjallisuus, standardit ja ohjeet.

Opinnäytetyössä vaihtoehtoista ratkaisua toimipisteen nykyiselle ratkaisulle selvitettiin perinteisestä erotusmuuntajasta sekä säästömuuntajasta. Muuntajia lähdettiin mitoittamaan syöttöverkon oikosulkuvirran ja muuntajan nimellisvirran välisen oikosulkusuhteen perusteella. Työn tilaaja määritteli mitoitettavalle muuntajalle seuraavat vaatimukset: muuntajan tulisi tuottaa 500 V:n ja 690 V:n jännitteet testattavalle taajuusmuuttajalle sekä syöttöverkon ja taajuusmuuttajan välisen oikosulkusuhteen tulisi olla 120. Työssä tutustuttiin muuntajien ja taajuusmuuttajan ominaisuuksiin sekä tehtiin johtopäätöksiä niiden soveltuvuudesta syöttämään testattavaa diodikokoaaltotasasuuntaajalla varustettua taajuusmuuttajaa. Osana opinnäytetyötä mallinnettiin tuotekehitysyksikön sähkönjakelujärjestelmä ja laskettiin jakelujärjestelmän oikosulkuvirrat, joiden avulla pystyttiin mitoittamaan vaadittu muuntaja.

Työn perusteella saatiin mallinnettua toimipisteen sähkönjakelujärjestelmä sekä tuotettua tilaajalle muuntajaehdotukset säästö- ja erotusmuuntajasta nykyisen ratkaisun korvaajaksi. Tuotekehitysyksikössä testausjärjestelmien kehittäminen on tärkeä osa tarkan ja todenmukaisen testauksen saavuttamiseksi.

The objective of this thesis was to model the Danfoss Drives Tampere’s R&D unit’s electrical distribution system, and to explore alternative solutions for the current supply system used in the verification laboratory. Research material used in this thesis were use of Danfoss Drives internal and external documents, measurements, interviews with personnel, electrical literature, international standards and guides.

Investigation for the alternative solution to replace the current system in the unit, was started from a traditional isolating transformer and auto-transformer. Transformers are dimensioned from the basis of the relationship between the power supply short-circuit current and the transformer rated current. The client defined the transformer to have following requirements: a transformer should produce 500V and 690V voltage to the tested frequency converter and short circuit ratio between the supply and the drive should be 120. Big part of the thesis dealt with transformers and frequency converters features and the transformers compatibility to supply a frequency converter with a full bridge diode rectifier.

The result of this thesis provided the client with two transformer proposals to replace the current system. In an R&D unit, development of the test systems is an important part of achieving accurate and realistic testing.