Многие потребители энергии требуют для своей работы постоянного
тока. К ним относятся аппаратура радиоэлектроники и автоматики,
двигатели постоянного тока в промышленности и на транспорте, технологические
процессы в промышленности, например, электролиз.
Преобразование переменного тока в постоянный осуществляется в выпрямителях
с использованием полупроводниковых приборов.
Основными частями выпрямителя являются:
вентильная группа, преобразующая переменный ток в постоянный, трансформатор,
преобразующий величину напряжения, получаемого из сети, в величину,
нужную для приемника постоянного напряжения;
сглаживающий фильтр для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения.
Кроме того, выпрямитель может иметь устройства для стабилизации
и регулирования выпрямленного напряжения.
По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители могут
быть однофазными и трехфазными.
На рис. 2. 5 показаны распространенные схемы выпрямителей.
Рис. 2. 5. Схемы выпрямителей:
а) однофазная мостовая;
б) трехфазная нулевая; в) трехфазная мостовая. i2,i2а,i2б,i2с
— токи в обмотках трансформатора; iнагр — ток в нагрузке;
Rнагр — сопротивление.нагрузки;
А — общий анод; К — общий катод.
Выпрямители с регулированием выпрямленного напряжения, или управляемые,
могут работать по тем же схемам рис. 2.5, б, в, но с применением
управляемых диодов и системы управления этими диодами.
Однофазная мостовая схема выпрямления (рис. 2.5, а) состоит из
четырех диодов, включенных по схеме моста, причем
нагрузка присоединяется к общей точке катодов двух диодов и к общей
точке анодов других двух диодов, составляя диагональ моста 1—2.
Другая диагональ моста присоединяется к вторичной обмотке трансформатора.
Направление тока в полупериод, когда знак «+» на верхнем конце обмотки
трансформатора, показано на рисунке, при этом ток проводят диоды
VD1 и VD3, а другие диоды находятся под обратным напряжением.
В следующий полупериод ток проводят диоды VD2 и VD4.
Ток в нагрузке всегда идет от точки 1 к точке 2, от зажима «+» выпрямителя
к зажиму «—».
Трехфазная нулевая схема (рис. 2. 5, б) состоит из 3 вентилей,
аноды которых присоединяются к выводам вторичной обмотки трансформатора,
соединенной звездой, а катоды присоединяются общей точкой к нагрузке.
Второй зажим нагрузки присоединяется к нулевой точке вторичной обмотки
трансформатора. Ток через вентиль проходит в течение трети периода,
а потом переходит на другой вентиль.
Пульсации выпрямленного напряжения в данной схеме меньше, чем в
однофазной мостовой.
В трехфазной мостовой схеме выпрямления (рис. 2. 5, в) применяются
шесть вентилей, образующих две группы: 3 вентиля с общим анодным
выводом, а 3 — с общим катодным выводом. Нагрузка присоединяется
к этим общим выводам. При активной нагрузке в любой момент времени
ток проходит через два вентиля из разных групп. Пульсации выпрямленного
напряжения в данной схеме меньше, чем в трехфазной нулевой.
В выпрямительных установках диоды вместе с охладителями входят
в состав модулей, а модули входят в состав выпрямительного блока
кассетного типа.
Применяется воздушное или жидкостное охлаждение диодов.
При воздушном охлаждении для приборов на токи 10... 25* А применяют
охладители в виде пластин, а для более мощных приборов — специальные
радиаторы.
Воздушное охлаждение бывает естественным и принудительным.
При естественном охлаждении из-за худших условий охлаждения по
сравнению с принудительным охлаждением нагрузку приборов приходится
снижать на 40%.
Принудительное охлаждение производится с помощью вентиляторов.
При жидкостном охлаждении в индивидуальных или групповых охладителях
циркулирует вода, подаваемая насосами.
В тиристорных установках на токи 25, 50, 100 А применяется один
шкаф для всех узлов установки, например, шкаф КТЭ. В его состав
входят рама с автоматическими выключателями, кассеты системы регулирования,
кассета системы защиты и сигнализации, блок питания, силовой тиристорный
блок, измерительные приборы, устройства сигнализации.
Тиристорный агрегат AT на ток до 500 А состоит из шкафа вводного
устройства и трансформатора, шкафа преобразователя, шкафа с автоматическим
выключателем и реактором. Шкафы имеют приборы измерения напряжения
и тока, приборы сигнализации.
На надежность выпрямительного устройства влияет качество монтажа.
При монтаже надо обратить внимание на затягивание зажимов токоведущих
частей, не допуская в то же время деформации металла в месте соединения.
Как правило, агрегаты общепромышленных установок предназначены для
работы в помещениях при температуре окружающего воздуха 1... 50
С, относительной влажности воздуха не более 85... 90% при+ 20 С
или 50% при +40 С, отсутствии в помещении агрессивных газов и паров.
Агрегаты монтируют на перекрытиях или полах с креплением болтами,
причем отклонение от вертикали должно быть не более 5 угл град.
После монтажа агрегата производится наладка его блоков.
Сопротивление изоляции в силовых цепях измеряется мегаомметром
на напряжение 2, 5 кВ и должно быть не менее 50 МОм, в цепях управления
— мегаомметром на 0, 5 кВ и должно быть не ниже 0, 5 МОм.
Основным условием правильной работы агрегата является обеспечение
строгой последовательности управляющих импульсов на электродах соответствующих
тиристоров, что достигается фазировкой системы управления. Фазировка
осуществляется с помощью осциллографа по инструкции.
При работе вентилей имеют место перенапряжения не только при аварийных
режимах, но и при обычной работе. Это объясняется тем, что цепи
с вентилями имеют реактивные элементы в виде дросселей и конденсаторов,
в которых происходят колебания напряжения при переходе тока с вентиля
на вентиль. Так как этот переход тока происходит непрерывно, то
непрерывно происходят и колебания напряжения. Вследствие этого на
вентилях могут быть перенапряжения, представляющие для них опасность.
Перенапряжения могут происходить и при переключениях автоматами
и контакторами.
Неисправности выпрямительных установок и методы их устранения приведены
в инструкциях по эксплуатации. Некоторые неисправности установок
приведены в табл. 2. 22.
Таблица 2.22 НЕИСПРАВНОСТИ
ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
|