Преобразовательная техника

Основными видами перенапряжений являются:

1. Сетевые перенапряжения, обусловленные действием сетевой коммутационной аппаратуры или атмосферных явлений.
2. Схемные перенапряжения неповторяющегося характера, связанные с действием коммутационной аппаратуры вентильного преобразователя. 
   Это перенапряжения, связанные с включение питающего трансформатора, подключением вентильного преобразователя источнику переменного напряжения, отключением питающего трансформатора, а также отключением тока нагрузки при помощи автоматического выключателя.
3. Схемные повторяющиеся перенапряжения они обусловлены работой вентилей в силовой схеме и являются либо резонансными, либо коммутационными.

Резонансные перенапряжения связаны с потреблением из сети несинусоидального тока и прерывистым режимом работы преобразователя

Коммутационные  схемные перенапряжения вызываются периодическим переходом вентилей из закрытого состояния в открытое и обратно. Они характеризуются (при отсутствии ограничительных устройств) крутым фронтом (до 1000 В/мкс) и значительной амплитудой (до 10 - кратного значения по отношению к рабочему напряжению).

Для ограничения перенапряжений широко применяются накопители энергии -конденсаторы, входящие в состав RC - цепочек. В целях защиты от коммутационных перенапряжений, поступающих из питающей сети, при коммутациях трансформатора и цепей нагрузки RC - цепочки включают на вторичной стороне трансформатора схеме, приведенной на рисунке 4.1.

Рис. 4.1. – Схема включения RC – цепочки

С учетом параметров реактора емкость демпфирующего  конденсатора СЗ (С4, С5) в защитных цепях трехфазных схем выпрямления определится по формуле

где

- индуктивность фазы реактора, Гн;

    -    амплитудное    значение    обратного (прямого)  напряжения на тиристоре, В;

- максимально-допустимое напряжение  для защищаемых тиристоров, В; 

- ток фазы токоограничивающего  реактора, А.

При заряде конденсатора в результате перенапряжений в контуре  LC происходит колебательный процесс перехода электромагнитной энергии в электростатическую и обратно. Для настройки колебательного контура на апериодический процесс последовательно с конденсатором устанавливается резистор R3, сопротивление которого должно быть больше двухкратного волнового сопротивления этого контура

При больших мощностях  преобразователей целесообразно устанавливать  RC - цепочки на стороне выпрямленного тока вспомогательного выпрямителя "В". В этом случае используются электролитические конденсаторы с емкостью С1, увеличенной в 1,5 раза а гасящий резистор R1 уменьшается на 33,3%. Можно установить вместо R1 резистор R'1, при этом он будет также ограничивать ток короткого замыкания при пробое одного из диодов выпрямительного моста. Разрядное сопротивление R2 выбирается из условий разряда С1 на 10% за один полупериод частоты питающей сети

где

С1 - емкость конденсатора, Ф.

Для защиты от коммутационных перенапряжений применяются RC -цепочки, включенные параллельно тиристорам (рисунок 4.2.)

Рис. 4.2. - Схема включения RC - цепочки

Емкость конденсатора рассчитывается по формуле:

где е_k =0,06 напряжение короткого замыкания реактора в относительных единицах

где =25 мкс. - время восстановления вентиля Т123-500-8-4-УХЛ-2. Сопротивление R выбирается равным

 

в) Контроль напряжения питающей сети, выпрямленного напряжения и тока 
Наличие и уровень напряжения питающей сети контролируется с помощью

трехфазного реле. При исчезновении фазы или при снижении на 48% напряжения одной из фаз реле подает команду на отключение автоматических выключателей. Световое табло сигнализирует о включенном и выключенном состоянии масляного выключателя.

Для визуального  контроля величины выпрямленного тока и напряжения предусмотрены амперметр, подключенный к шунту, и вольтметр, в цепи которого имеются предохранители.

На стороне переменного  тока преобразователя установлены  трансформаторы тока, сигналы которых через разделительный трансформатор поступают в систему импульсно-фазового управления и систему защиты от токов короткого замыкания.

При помощи указанных  трансформаторов, измеряющих ток преобразователя, а также блока датчиков состояния тиристоров (БДС), контролирующих закрытое состояние тиристоров, формируется логический сигнал на переключение выпрямительных групп реверсивного преобразователя.

г) Контроль изоляции

На стороне постоянного  тока преобразователя установлен узел контроля изоляции цепи выпрямленного тока на землю. Контроль осуществляется при помощи двухобмоточного реле типа РН 55/200, катушки которого включены между собой встречно и последовательно с сопротивлениями на напряжение моста, а средняя точка катушек подключена к "земле" через показывающий миллиамперметр.

При одинаковом уровне изоляции полюсов преобразователя  относительно "земли" через включенные встречно обмотки реле протекает одинаковый ток и ампервитки катушек реле уравновешивают друг друга. При снижении уровня изоляции одного из полюсов относительно "земли" реле срабатывает и подает в схему предупреждающий сигнал "снижение уровня изоляции силовой цепи". Уставка срабатывания реле определяется величиной сопротивлений Для исключения влияния переменной составляющей выпрямленного напряжения на уставку срабатывания реле катушки зашунтированы конденсаторами. Миллиамперметр позволяет визуально оценить снижение изоляции между "землей" и одним из полюсов преобразователя по отношению к уровню изоляции между "землей" и другим полюсом.

Рис. 4.3. – Силовая схема электропривода серии КТЭ

 

 

 

 

 

Таблица 4.1. - Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.

Основные характеристики	Разработанный ТП	Промышленный  аналог КТЭ-500/440-131-1ВМТД-УХЛ4
Номинальный ток, А	500	500
Номинальное напряжение, В	440	440
Схема выпрямления	Мостовая	Мостовая
Способы включения	Встречно-параллельная	Встречно-параллельная
Способ управления	Раздельное	Раздельное
Тип тиристора	Т123-500-8-4-УХЛ-2	-
Количество тиристоров в плече, штук	1	1
Тип СИФУ	Многоканальное	Многоканальное

 

 

Заключение

Спроектированный  тиристорный преобразователь удовлетворяет  требованием задания на проектирование, имеет подходящий по техническим данным промышленный аналог. Данный тиристорный преобразователь спроектирован на стандартное сетевое напряжение, что позволяет его использовать без дополнительного оборудования (трансформатора). Разработанная защита ТП должна исключить аварийные режимы в системе ТПД.

 

Список использованных источников

1. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник / И. Х. Евзоров, А. С. Горобец М.: Энергоатомиздат, 1982, 410 с.  
2. Замятин В. Я. и др. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник/М.: Радио и связь, 1988, 576 с.  
3. Косматов В.И. Проектирование электроприводов металлургического производства. Учебное пособие: Магнитогорск, МГМА, 1998, 244 с.