|
| |
|
Слаботочка Книги малые габаритные размеры и масса, высокие регулировочные характеристики и энергетические показатели, простота и надежность эксплуатации. В настоящее время получили большое распространение крупные группы мощных преобразовательных установок, обслуживающих металлургический электропривод, электролиз, электроподвижной состав, вращающиеся установки бесщеточного возбуждения, дуговые вакуумные печи, электротехнологию. Интенсивно развиваются сравнительно новые области применения преобразователей - линии электропередачи на постоянном токе, ядерная физика, электросварка, автомобилестроение, робототехника и др. Можно утверждать, что внедрение силовых полупроводниковых преобразователей характерно для всех отраслей промышленности. Одной из последних областей применения полупроводниковых преобразователей стал частотно-регулируемый электропривод для автоматического регулирования режимов работы компрессоров магистральных нефте- и газопроводов. Силовые полупроводниковые преобразователи используются для экономичного преобразования электрической энергии при автоматизации производственных процессов (электропривод для станков и т. п.), машин по переработке и производству пластмасс, синтетических пленок и Болокон, перемешивания металла, высокочастотного нагрева, механизации трубопрокатных и трубоэлектросварочных производств; в горнодобывающей промышленности - для питания высокопроизводительных насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д. Отдельной и очень важной областью использования полупроводниковых преобразователей являются устройства питания для ЭВМ. В СССР первый силовой полупроводниковый преобразователь на тиристорах мощностью 5000 кВт применен в 1967 г. для блюминга 1150 Коммунарского металлургического завода. С тех пор разработано и внедрено множество преобразовательных установок для питания главных цепей двигателей в электроприводах постоянного тока прокатных станов. К ним можно отнести тиристорные преобразователи серий ТИР, ТИН, ТВР, AT, ATP, КТУ и др. Номинальные токи этих преобразователей составляют 63-6300 А при напряжении 230-1050 В и мощности нагрузки до 12,5 МВт. Для их работы характерны непрерывные циклические нагрузки. В аварийных режимах происходит переход в генераторный режим (для контуров с большой индуктивностью), при котором вырабатывается противо-ЭДС. Сило- вая часть преобразователей может содержать различное количество параллельно соединенных вентилей (от 1 до 30) и иметь системы управления самой различной сложности вплоть до использования микропроцессоров. Для питания электролизных ванн в цветной металлургии применяются силовые выпрямительные установки. типов ВАКД, ВАКВ, ПКВ, АВП и др. на номинальный ток до 100 кА при напряжении до 1000 В. Эти установки характеризуются большим количеством параллельно соединенных неуправляемых вентилей, сравнительно стабильной нагрузкой, отсутствием режимов частых перегрузок и аварий, необходимостью обеспечения непрерывности питания. Последние исследования показали, что интенсификация процесса электролиза цветных и редких металлов может быть достигнута с помощью нестационарного тока, амплитуда, форма и полярность которого меняются с определенной частотой и скважностью. С этой целью можно использовать диодно-тиристорные или тиристорные выпрямители, позволяющие автоматически поддерживать необходимое значение выпрямленного напряжения или изменять его по заданной программе, что обеспечивает наиболее рациональное использование оборудования с реализацией прогрессивного технологического процесса. Индуктивность в контуре здесь невелика, а аварийный ток достигает сотен килоампер. В преобразователях для тягового электропривода подвижного состава помимо преобразования энергии обеспечивается регулирование режимов литания двигателей постоянного и переменного тока. Особенностью этих преобразователей является эксплуатация в условиях непрерывных механических воздействий, циклических токовых перегрузок, большой индуктивности нагрузки, широкого диапазона климатических воздействий, а также ограниченных габаритных размеров и массы. Для вращающихся преобразователей систем бесщеточного возбуждения характерны высокие ускорения (до 60000 м/с), весьма ограниченный объем и требования малого разброса по массе (по условиям балансировки ±0,5%). Основным силовым звеном бесщеточной системы Возбуждения является возбудитель переменного тока, состоящий из обращенного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя. Как правило, нагрузкой преобразователей в этих случаях являются обмотки возбуждения электрических машин с большой индуктивностью. Преобразователи частоты для печей электрошлаковой переплавки, руднотермических печей и т. п. характеризуются большими номинальными токами (до 200 кА) частотой 0,5-12,5 Гц и большим числом параллельно включенных вентилей. Нагрузка (электрическая дуга) - чисто активная, и постоянная времени контура не превышает 10 мс. Типичную конструкцию силового полупроводникового преобразователя рассмотрим на примере тиристорного преобразователя серии ТПЗ мощностью 1000-12 000 кВт производства ПО ХЭМЗ [1.1]. Преобразователь состоит из преобразовательной секции и комплектного оборудования, включающего в себя силовой трансформатор, сглаживающие (или уравнительные) реакторы, коммутационную и защитную аппаратуру, шунты, датчики тока на герконах, трансформаторы тока. Каждая преобразовательная секция состоит из одной •или нескольких вентильных секций и щита управления. Вентильная секция, являющаяся конструктивной единицей, состоит из одного или двух силовых шкафов и шкафа ввода. Каждый силовой шкаф содержит несколько вентильных блоков серии ВВП, образующих трехфазный мост, в каждом плече которого включено параллельно от 8 до 32 тиристоров в зависимости от мощности нагрузки. Вентильный блок ВВП содержит две параллельные ветви, каждая из которых представляет собой последовательное соединение тиристора Т2-320, быстродействующего предохранителя ПГ157 и индуктивного делителя тока. С помощью силовых и штепсельных разъемов блок включен в общую электрическую схему вентильной секции. Щит управления содержит функциональные блоки системы управления, блоки узла защиты от перенапряжений, трансформаторы, резисторные сборки, измерительные приборы и т. п. Функциональными блоками системы управления являются блоки: фазового управления (БФУ), размножения импульсов (БРИ), усилителя импульсов (БУИ), резисторов (БР), управления режимами (БУР), питания i(Bn), смещения (ВС), регулятора тока (БРТ), реле •:(БРЛ). В качестве силовых трансформаторов используются масляные двухобмоточные трансформаторы серий ТМП мощностью 2500-20 000 кВ-А, имеющие одну или две вторичные обмотки в зависимости от схемы преобразователя. Межфазное напряжение сетевых обмоток трансформатора составляет 6 и 10 кВ. Межфазные напряжения вентильных обмоток и напряжения преобразователя равны соответственно 570 и 660, 710 и 825, 900 и 1050 В. Напряжение КЗ 0 [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |