Преобразовательная техника используется для выпрямления переменною тока в постоянный, инвертирования постоянного тока в переменный, преобразования частоты, числа фаз. а также напряжения постоянного тока одного значения в напряжение другого значения. Особенно широкое применение получило выпрямление переменного тока в связи с тем, что значительная часть вырабатываемой электроэнергии потребляется в установках постоянного тока. На заводах черной металлургии, имеющих мощное прокатное производство, потребление электроэнергии на постоянном токе достигает 30—40% общего ее потребления, главным образом для питания мощных электроприводов. В цветной металлургии доля постоянного тока в энергопотреблении еще выше. Так, на алюминиевых заводах, где для производства 1 т алюминия расходуется 15000— 17000 кВт-ч. она достигает 90%. Установки на постоянном токе используются и для производства других цветных металлов: цинка, меди, никеля, магния.
Энергоемким потребителем постоянного тока являются установки электролиза водных растворов в химической промышленности для получения, например, хлора, широко применяемого в производстве минеральных удобрений для сельского хозяйства, а также водорода, натрия и других веществ.
Значительная часть электроэнергии на постоянном токе расходуется в электрифицированном железнодорожном (на магистральных и пригородных дорогах), промышленном (рудничном и внутрицеховом) и городском транспорте (для метрополитена, трамвая, троллейбуса).
За последние годы существенно расширилось применение электротермического оборудования на постоянном токе. Электропечи вакуумные дуговые для выплавки титановых слитков, печи графитации в электродной промышленности, плазмотронные и электропечи дуговые для выплавки специальных сталей обеспечивают получение продукции высокого качества, улучшают условия труда, отличаются повышенным уровнем управляемости и автоматизации, симметрируют нагрузку и снижают удельные расходы электроэнергии.
Таблица В.1. Трансформаторы для преобразовательных установок
Область применения | Выпрямленное напряжение, В | Выпрямленный ток, А | Типовая мощность трансформатора, кВ-А | Напряжение сети, кВ | Исполнения трансформаторов | Исполнения преобразователей | |
по способу регулирования напряжения | по способу охлаждения | ||||||
Электролизные установки | 75; 150; 300; 450; 600; | 6300; 12 500; | 400—160000 | 6; 10; 20; 35; | РПН; УР | Масляные | Диодные |
Электрифицированный железнодорожный транспорт | 3300; 3700 | 1250; 1600; 3200 | 6300—20000 | 6; 10; 35; 110 | ПБВ; плавное регулирование с | » | Диодные, тиристорные |
Электрифицированный городской транспорт | 600; 825 | 800; 1250: 1600; 2000; 2500 | 630—4000 | 6; 10 | ПБВ | Масляные, сухие | Диодные (иногда тиристорные) |
Электрифицированный промышленный и внутрицеховой транспорт | 230; 600; | 500; 1000; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000 | 400—6300 | 6; 10; 35 | ПБВ | Масляные, сухие | Диодные |
Электровозы, питаемые от сети переменного тока | 1350 4200 | 600—5000 | 2000—8000 | 25 | ПБВ | Масляные | Диодные, тиристорные |
Вакуумные дуговые и плазмотронные печи | 75; И 5; 150; 300; 460; 660; | 3200; 6300; 10000; | 4000- 25000, | 6; 10; 35 | РПН | » | Диодные |
Гальванические установки, электрохимическая обработка металлов | 12; 24; (36) | 100; 320; 400; 630; | 10—4000 | 0,38; 6; 10; | ПБВ | Масляные, с жидким негорючим диэлектриком, сухие | Диодные, тиристорные |
Область применения | Выпрямленное напряжение, В | Выпрямленный ток, А | Типовая мощность трансформатора, кВ-А | Напряжение сети, кВ | Исполнения трансформаторов | Исполнения преобразователей | |
по способу регулирования напряжения | по способу охлаждения | ||||||
Электропривод постоянного тока Электропривод переменного тока | 115; 230; (345); 460; | 25; 50; 100; 200; 320; 400; 500; 630; | 10—32000 | 0,38; 6; 10; | ПБВ; РПН | То же | Тиристорные |
|
|
|
|
|
|
| |
преобразователи частоты со звеном постоянного тока на базе высоковольтных | 4000; 8000; 14000; 20000 | 500; 800; 1000; | 5000—40000 | 6; 10; 35; 110 | ПБВ | Масляные | » |
секций |
|
|
|
|
|
|
|
преобразователи частоты с непосредственной связью | 400; 550; | 16000; 20000; 25000 | 12 500— | 6; 10; 35 | ПБВ | » | » |
75; 115; 150; | 1300; 2000; 3200; 4000 | 400—2500 | 6; 10 |
| Сухие | » | |
Статическое возбуждение синхронных машин | 110—1730 | 20—6300 | 16—6300 | 0,38; 3; 6; 10; 13,8; 15,75; 20; | ПБВ | Сухие, масляные | » |
Зарядка аккумуляторов | 12; 24; | 32- 160 | 6,3—100 | 3,38 (0,22) | ПБВ | Сухие | Диодные, тиристорные |
Примечание. ПБВ —переключение без возбуждения; РПН—регулирование под нагрузкой переключающими устройствами; УР — регулирование управляемыми постоянным током реакторами.
Электротехнологией с применением преобразовательной техники (в установках азотирования, установках типа «Булат») обеспечиваются новые технологические процессы упрочнения инструмента и повышение износостойкости узлов механизмов. Применяются также установки электрохимической размерной обработки металлов, непрерывного производства фольги, гальванотехники и др.
Преобразователи применяются в системах возбуждения синхронных электрических машин, в том числе мощных турбо- и гидрогенераторов, синхронных компенсаторов, так как обеспечивают высокий уровень автоматизации и быстродействие управления мощными энергетическими агрегатами.
На базе новейших достижений преобразовательной техники наряду с электроприводом на постоянном токе развивается электропривод на переменном токе (с синхронными и асинхронными двигателями и преобразователями частоты).
Преобразователи продолжают использоваться и в традиционных областях: для зарядки аккумуляторных батарей, в гальванических установках обезжиривания, травления, оксидирования и нанесения антикоррозийных и декоративных покрытий, для электростатической очистки газов, электросварки и т. д.
В преобразовательные установки различного назначения входят трансформаторы, основные технические данные которых приведены в табл. В.1. В скобках указаны редкие исполнения трансформаторов. В таблице не приведены данные по трансформаторам для специальных преобразовательных агрегатов для питания радиоэлектронной аппаратуры, аппаратуры связи, сварочного оборудования, а также агрегатов, работающих на шахтных подземных подстанциях, на подвижных средствах наземного, водного и воздушного транспорта. Из таблицы видно, что преобразовательные трансформаторы применяются во многих отраслях народного хозяйства, при этом типовые мощности масляных трансформаторов достигли 160 МВ А, сухих трансформаторов 6300 кВ А, выпрямленные токи 100 кА в единичном преобразователе, сетевые напряжения 110 — 220 кВ. Широкий диапазон выпрямленных напряжений составляет 12—20000 В.
