Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

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

швейцарской фирмы Brown - Boveri состоит в том, что из плоской шины наматывается па ребро катушка, которая сворачивается, в кольцо и сжимается между двумя электроизоляционными пластинами. Внугренний контур кольца скреплен пресс-массой. У такого дросселя магнитное поле сосредоточено внутри кольца и снаружи практически не проявляется.

Намотка шины на ребро требует шины специального трапецеидального сечения и специального оборудования, которое может оправдаться только при серийном производстве тороидальных катушек. Уменьшения влияния воздушного дросселя на окружающие узлы можно достигнуть также размещением обычных дисковых катушек в виде тороида, как показано на рис. 56. Здесь шесть дисковых катушек сжаты между двумя круглыми пластинами. Сами катушки соединены последовательно.

Подобный эффект с лучшим использованием пространства можно получить с помощью катушек треугольного сечения, показанных на рис. 57. Шесть таких катушек устанавливаются по кругу. Треугольное сечение позволяет получить жесткую конструкцию центрального стержня заливкой его пластической массой или стягиванием с помощью бандажа (рис. 58). Такой псевдотороидальный дроссель бескаркасной компактной конструкции имеет хорошее охлаждение и мало влияет на другие цепи.

Охлаждение трансформаторов и дросселей чаще всего является естественным воздушным. При таком охлаждении использование меди и магнитопровода в них является относительно низким. Крупногабаритные и тяжелые изделия, например силовые трансформаторы и сглаживающие дроссели, размещаются, как правило, в нижней части шкафа преобразователя или вне основного шкафа в специальной оболочке, которая снабжается отверстиями для прохождения охлаждающего воздуха. Даже относительно слабое движение воздуха, которое возникает под действием вентиляторов, охлаждающих блоки силовых полупроводниковых приборов, значительно улучшает охлаждение трансформаторов на дне шкафа. Поверхностная теплоотдача при естественном воздушном охлаждении составляет около 15 Вт/(К-м) при перегреве относительно окружающей среды 50 К. При скорости движения воздуха 1 м/с теплоотдача составляет уже 25 Вт/(К м), а при 4 м/с даже 50Вт/(К-м2).

Некоторые фирмы размещают трансформаторы и дроссели в канале с интенсивным потоком воздуха. Примером такого решения является тиристорное зарядное устройство 6RC5 фирмы Siemens (ФРГ), показанное на рис. 59. Трансформатор 1 и дроссель 2 помещены в вентиляционном канале с вентилято-

Рис. 56. Воздушный дроссель тороидальной формы, состоящий из круглых катушек

Рис. 57. Катушка треугольного сечения

Рис. 58. Схема тороидального дросселя, состоящего из катушек треугольного сечения. Центральный стержень залит пластмассой (а) и центральный стержень стянут бандажом (6)

ром, расположенным в верхней части шкафа. Тиристорные модули 3 закреплены на стенке канала из листового металла, которая также хорошо охлаждается потоком воздуха. Воздух в канале интенсивно перемешивается, так как сталкивается с различными выступами трансформатора и дросселя, благодаря чему охлаждение становится более интенсивным. Принудительное охлаждение позволяет уменьшить массу трансформатора и дросселя в 2 раза.

3.3 КОНДЕНСАТОРЫ И КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Конденсаторы в силовых полупроводниковых преобразователях используются в силовых цепях и цепях управления в ка-

Рис. 59. Схема разреза тиристорного выпрямителя типа 6RC5 фирмы Siemens (ФРГ) для зарядки аккумуляторных батарей;

/-трансформатор; 2-дроссель; 5 -модули; 4 - предохранители

чес1ве коммутирующих, сглаживающих, фильтрующих (резонансных), защитных и разделительных элементов. Для этого применяются следующие конденсаторы:

с бумажным диэлектриком; с диэлектриком из синтетических материалов; электролитические; слюдяные; керамические.

Конденсаторы с бумажным диэлектриком делятся на конденсаторы с обкладками из фольги и на конденсаторы из металлизированной бумаги. Конденсаторы с обкладками из фольги (фольговые) получаются сворачиванием в рулон двух тонких (чаще всего алюминиевых) металлических лент. Между этими лентами из фольги и между витками рулона прокладывается тонкая пропитанная бумага. Рулон помещается в герметизированный металлический корпус круглой или прямоугольной формы. Иногда в корпус заливают масло или другую электроизоляционную жидкость для поддержания бумаги в пропитанном состоянии, чтобы исключить образование воздушных пузырей, приводящих к ионизации и постепенному разрушению диэлектрика. Кроме постоянного напряжения на эти конденсаторы может подаваться и переменная составляющая, амплитуда которой в соответствии с чехословацким стандартом CSN35 8230 не должна превышать:

20% С/ при/=50 Гц; 15% С/ при =100Гц; 3% при/=1000 Гц;

1% С/ при/= 10 ООО Гц.

Конденсаторы из металлизированной бумаги (металлобу-мажные) характерны тем, что отдельные местные пробои диэлектрика не выводят конденсаторы из строя, т. е. они имеют способность к самовосстановлению. На эти конденсаторы в

соответствии с чехословацким стандартом CSN35 8231 можно подавать и переменное напряжение со следующими амплитудами:

20% при У= 50 Гц;

15% при/=100 Гц;

5% при/=1000 Гц;

2% С/ ом при /= 10 ООО Гц.

Сумма значений постоянного напряжения и амплитуды переменной составляющей не должна превышать номинального напряжения.

Существуют конденсаторы из металлизированной бумаги, предназначенные для переменного напряжения. Согласно чехословацкому стандарту CSN35 8232, значение переменного напряжения на этих конденсаторах не должно превышать:

100% при/=50 Гц;

75% f/ lt;, при/=100Гц; 25% при /= 1000 Гц;

10% t/ при /=10 000 Гц.

Конденсаторы с бумажным диэлектриком выпускают в ЧССР предприятия Tesla (г. Ланшкроун) и ZEZ (г. Жамберк). Конденсаторы предприятия Tesla выпускаются на основе металлизированной бумаги. Конденсаторы для постоянного напряжения имеют емкость от 0,1 до 2х32мкФ и номинальное напряжие от 160 до 1000 В. Конденсаторы для переменного напряжения от 250 до 400 В выпускаются емкостью от 2,5 до 25 мкФ.

Конденсаторы предприятия ZEZ (силовые) выпускаются в негорючем и масляном исполнении.

В негорючем исполнении выпускаются конденсаторы для компенсации реактивной мощности низкого и высокого напряжения, среднечастотные конденсаторы для электрических печей, специальные конденсаторы. Негорючие конденсаторы могут работать при окружающей температуре от -30 до +40 С, масляные от -40 deg; до ч-40 deg;С. Конденсаторы следует устанавливать в вертикальном положении. Они имеют прямоугольный корпус из стального листа, в котором впаяны проходные изоляторы. Корпус герметически закрыт и заполнен пропиточной жидкостью.

Допустимый диапазон крутящего момента для затягивания резьбовых выводов конденсаторов определяется чехословацким стандартом CSN35 8205 (табл. 14).

4-3956

Образцом мирового уровня в этой области являются конденсаторы из металлизированной бумаги фирмы Siemens (ФРГ). Они могут работать при окружающей температуре от -40 до +70 С и имеют номинальное постоянное напряжение от 450 до 3500 В и емкость от 32 до 4800 мкФ. Используются эти конденсаторы преимущественно в конденсаторных батареях сглаживающих фильтров и как источники импульсов тока. Конденсаторы имеют цилиндрическую форму.

Чехословацкое предприятие ZEZ (г. Жамберк) выпускает конденсаторы с бумажным диэлектриком POAJ, пропитанным трансформаторным маслом для коммутации силовых полупроводниковых преобразователей на частоты до 2,5 кГц. Степень защиты конденсаторов IPOO, допустимая окружающая температура от -50 до +40 С. Прямоугольный корпус конденсатора от обкладок изолирован.

Основные технические данные конденсаторов типа POAJ приведены в табл. 15.

Конденсаторы с диэлектриком из синтетических материалов (пленочные) были разработаны в 60-е годы главным образом для нужд силовой электроники. Аналогично конденсаторам с бумажным диэлектриком эти конденсаторы разделяются на конденсаторы из металлизированной полимерной пленки и на конденсаторы полимерной пленки с обкладками из алюминиевой фольги.

Конденсаторы из металлизированной полимерной пленки являются самыми компактными из выпускающихся в настоящее время. На тонкую полимерную пленку с малым коэффициентом диэлектрических потерь методо.м вакуумного напыления наносятся обкладки толщиной около 20 мкм. Выводы образуются путем нанесения слоя металла на обкладку.

Конденсаторы из полимерной пленки с обкладками из алюминиевой фольги аналогичны конденсаторам из бумажного диэлектрика с обкладками из фольги. Они предназначены для работы при больших токах.

Для того чтобы между диэлектриком и обкладками не остались воздушные прослойки, в которых может произойти ионизация, пропитка конденсаторов должна производиться в вакууме.

Фирма Siemens (ФРГ) для цепей коммутации силовых полупроводниковых преобразователей выпускает конденсаторы с полипропиленовым или поликарбонатным диэлектриком типа MKV в цилиндрическом корпусе. Эти конденсаторы могут работать при окружающих температурах от - 25 до + 70 deg; С и эффективных значениях переменного напряжения от 329 до 3000 В. Номинальные значения емкости конденсаторов имеют

Таблица 14. Момент затяжки резьбовых выводов коиденсаторов согласво чехословацкому стандарту CSN35 8205

Примечание. Стандарт CSN35 8230 предусматривает также вывод с резьбой МЗ, допускающий момент затяжки 0,5 Им. Для выводов с резьбой Мб, М8, М10 согласно стандарту значения моментов равны соответственно 3,5; 7 и 12 Им.

Таблица 15. Основные параметры коммутирующих конденсаторов POAJ предпрвятня ZEZ (г. Жамберк, ЧССР)

Примечание. Расстояние между конденсаторами должно быть не менее 20мм, чтобы обеспечить естественное охлаждение. Максимально допустимый перегрев поверхности корпуса 20 К. Крутящий момент затяжки выводов не более 15 И м. На коммутирующие конденсаторы распространяется стандарт f SN35 8214.

диапазон от 0,1 до 330 мкФ. Конденсаторы меньших габаритов имеют на торцевой стороне винт для крепления на панели. Конденсаторы больших габаритов закрепляются с . помощью скобы. Конденсаторы типа MKV емкостью 15 мкФ на напряжение 630 В имеют диаметр 70 мм и длину 190 мм (с выводами и креплениями 240 мм).

В ЧССР выпускаются конденсаторы с диэлектриком из полиэтилентерефталата емкостью от 37 пФ до 1 мкФ на