Области применения преобразовательных агрегатов.
Выпрямители и реверсивные преобразователи на силовых полупроводниковых вентилях нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в устройствах энергоснабжения и электрической тяги железнодорожного и городского транспорта, в электроприводе различных производственных механизмов, электрометаллургии, электрохимии и т.п. Современные выпрямительные и преобразовательные агрегаты представляют собой комплектные устройства, содержащие собственно выпрямитель, систему управления, устройства защиты и охлаждения силовых вентилей.
В зависимости от назначения и области применения к вентильным агрегатам, выполненным на основе кремниевых диодов и тиристоров, предъявляются различные требования по выходным параметрам, энергетическим показателям, массе и габаритам, стоимости и др. Выполнение этих требований приводит к разнообразным техническим и конструктивным решениям для преобразователей различного назначения.
Выпрямители без стабилизации выходного напряжения используются как источники питания цепей управления, для питания цеховых сетей постоянного тока, отдельных электродвигателей и др. Мощность таких выпрямителей находится в пределах от единиц до нескольких десятков киловатт. Некоторые выпрямители имеют подрегулировку выходного напряжения, производимую с помощью ответвлений на вторичных обмотках силового трансформатора.
Выпрямители со стабилизацией выходного напряжения используются как источники опорного напряжения в системах автоматического управления и как источники питания, обеспечивающие заданное протекание технологического процесса. Промышленность выпускает стабилизированные выпрямители в основном с тиристорным регулированием, их мощность обычно не превышает 50 кВт. значение номинальных выходных напряжений составляют 36, 115, 230 и 460 В. Если силовые выпрямители предназначены для зарядки аккумуляторных батарей или питания электролизных установок, то они оборудуются системой автоматической стабилизации выходного тока.
Управляемые выпрямители находят широкое применение для питания электросварочных агрегатов на постоянном токе. Такие выпрямители имеют круто падающую внешнюю характеристику и позволяют регулировать ток сварки в широком диапазоне, что дает возможность поддерживать горение электрической дуги в заданном режиме.
Постоянный ток широко используется в электрометаллургии и электрохимии для электролиза цветных металлов и различных химических элементов, электроэрозионной обработки металлов и др. Выпрямители, используемые в этих отраслях промышленности, обычно имеют широкий диапазон регулирования выходного напряжения. Например, для питания технологических установок, используемых на предприятиях цветной металлургии, применяются выпрямители серии ВРВ на номинальные напряжения 8 и 14 кВ и токи 440 и 800 А с регулированием выходного напряжения от нуля до номинального значения. Для питания гальванических установок используются выпрямители серии ВАКГ с напряжением 6-12 В и номинальными токами от 100 до 25 000 А. С целью ускорения протекания гальванических процессов и улучшения качества металлопокрытий применяется реверсирование постоянного тока при электролизе. Для этого выпускаются выпрямители серии ВАКР. Особенностью выпрямительных агрегатов для гальванотехники является низкое значение Uвых при больших токах, поэтому они обычно выполняются по схемам с нулевым выводом с целью уменьшения AUb.
Тиристорные преобразователи для питания двигателей постоянного тока.
С развитием силовой полупроводниковой техники в автоматизированном электроприводе произошли качественные изменения. В регулируемых электроприводах постоянного тока электромашинные и ртутные преобразователи, силовые магнитные усилители заменяются тиристорными преобразователями. Наряду с системой генератор—двигатель (Г—Д) все шире используется более быстродействующая и экономичная система тиристорный преобразователь-двигатель (ТП—Д). Это позволяет существенно повысить надежность электропривода, добиться лучших технико-экономических показателей, увеличить степень автоматизации. Для использования в электроприводе промышленностью ранее выпускались тиристорные преобразователи серий ПТТ и ПТТР, а также комплектные тиристорные агрегаты AT и АТР на их основе. Эти установки предназначены для преобразования трехфазного переменного напряжения частотой 50 Гц в регулируемое по значению и чнаку (только для ПТТР) выпрямленное напряжение и применяются для питания якорных цепей двигателей постоянного тока, обмоток возбуждения генераторов (в системах Г—Д) и двигателей (в системе ТП-Д или Г-Д), а также в качестве регуляторов напряжения в цепях с активной и активно-индуктивной нагрузкой, на номинальный ток от 100 до 2500 А и выпрямленное напряжение 230 и 460 В. Типовое обозначение указанных агрегатов, например АТР-800/460-1С(2Р), расшифровывается следующим образом: АТР - агрегат тиристорный реверсивный (AT — то же нереверсивный); первое число (800) означает номинальный выпрямленный ток. А; второе (460) - номинальное выпрямленное напряжение. В; цифра с буквой указывает на разновидность исполнения агрегата: 1-е согласующим трансформатором, 2-е анодными реакторами, с совместным (С) и раздельным (Р) управлением группами тиристоров реверсивного преобразователя.
Охлаждение воздушное естественное в агрегатах на токи 100 и 200 А; воздушное принудительное — в агрегатах на токи 320 А и выше.
В течение последних лет в нашей стране проводится значительная работа по проектированию и изготовлению различных комплектных тиристорных электроприводов постоянного тока. Большое распространение получили тиристорные приводы серий ЭТЗ и ЭТЗР, которые предназначены для регулирования скорости механизмов главного движения и подачи металлорежущих станков и других рабочих машин с высокой точностью (5—10%) и в широком диапазоне регулирования частоты вращения двигателя.
Приводы имеют нереверсивное (ЭТЗ) и реверсивное (ЭТЗР) исполнение и поставляются заказчику комплектно. В комплект привода входят: тиристорный преобразователь, электродвигатель постоянного тока серий ПБСТ или 2П со встроенным тахогенератором, силовой трехфазный трансформатор серии ТТ, задатчик частоты вращения типа ПП26 или ПП60. Для реверсивного исполнения поставляются два уравнительных дросселя серии РТП. Трансформаторы серии ТТ-трехобмоточные. Вторичная обмотка обеспечивает получение напряжений двигателя 110 и 220 В при включении выпрямителя по трехфазной нулевой или мостовой схеме. Третья обмотка мощностью 0,6 кВ - А служит для питания цепей управления и возбуждения двигателя.
Электроприводы серий ЭТ6 и ЭТ6Р предназначены для регулирования скорости механизмов подачи тяжелых металлорежущих станков и станков с числовым программным управлением. В состав привода входят: тиристорный шестипульсный преобразователь, согласующий трансформатор серии ТС, реакторы серии РТП, электродвигатель постоянного тока серий ПБСТ, 2П, ПГТ и ПБВ (в соответствии с заказом) и регулятор частоты вращения.
Силовая схема реверсивного преобразователя состоит из 12 тиристоров, включенных по шестифазной нулевой встречно-параллельной схеме с двумя токоограничивающими реакторами; трехфазного трансформатора ТС мощностью 6, 8, 11, 14, 19 и 25 кВ * А, первичная обмотка которого соединена в треугольник, вторичная — в шестифазную звезду с нулевым выводом, третья обмотка служит для питания цепей управления и соединена в звезду; двигателя постоянного тока мощность от 1 до 11 кВт на напряжение 110, 220 В для ПБСТ и 2П и 60, 70 и 90 В для ПБВ и ПГТ. Силовой блок и управляющее устройство преобразователя имеют блочную конструкцию и предназначены для встройки в электрошкаф (кроме электродвигателя), расположенный около станка.
Комплектные тиристорные электроприводы серии КТЭ предназначены для питания якорной цепи двигателей постоянного тока и цепей возбуждения машин постоянного тока общего назначения с регулированием напряжения (ЭДС), тока возбуждения, частоты вращения и положения вала приводного электродвигателя.
Электротехническая промышленность поставляет приводы КТЭ мощностью до 2000 кВт и 2000-12 000 кВт. В комплект КТЭ входят: электродвигатель постоянного тока с тахогенератором; силовой тиристорный преобразователь (нереверсивный или реверсивный) на номинальные напряжения 230, 460, 630, 865, 980 В и номинальные токи от 25 до 12 500 А; тиристорный возбудитель на ток до 25 А и напряжение 0-460 В; коммутирующая аппаратура; система управления, защиты и сигнализации, а также другие специальные узлы и устройства.
Приводы КТЭ на номинальный ток до 500 А питаются от сети 380 В через трансформаторы или анодные реакторы, на ток 800 А и 1000 А — от сети 380 В через анодные реакторы. Все остальные КТЭ питаются от сети 6 или 10 кВ через масляные трансформаторы.
Существенное увеличение нашей промышленностью выпуска мощных и надежных силовых тиристоров, резкое уменьшение их стоимости позволяют наряду с широким использованием ТП для приводов постоянного тока уже сейчас разрабатывать и осваивать выпуск электроприводов переменного тока, управляемых различного рода тиристорными преобразователями. Весьма перспективным приводом переменного тока с тиристорным управлением является привод, в котором используется короткозамкнутый асинхронный двигатель с частотным регулированием скорости в большом диапазоне, для питания которого применяется статический преобразователь частоты на тиристорах.
