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

Таблица 21. Перечень силовых варнсторов типа VZE производства ГДР мощностью 1,5 Вт (см. рнс. 93)

мый ударный ток в форме нормализованной крутой волны 8/20 мкс до 25 кА.

В ГДР по специализации в рамках СЭВ выпускаются варисторы на напряжение от 25 до 680 В мощностью до 1,5 Вт. Характеристики и габаритный чертеж этих варисторов типа VZE приведены на рис. 93. В табл. 21 указаны параметры некоторых исполнений варисторов типа VZE.

В некоторых чрезвычайных случаях, когда необходимо учитывать частые появления опасных перенапряжений, защита варисторами комбинируется с /?С-цепочками, которые принимают на себя перенапряжения с большой энергией и исключают повреждение варисторов и защищаемых приборов.

Непосредственная индивидуальная защита от перенапряжений каждого полупроводникового прибора является самым совершенным способом защиты. Однако она является дорогостоящей и требует много места. Поэтому такая защита используется лишь тогда, когда необходимо защищать тиристоры от внутренних перенапряжений при быстрых коммутационных процессах и когда нельзя другим, более дешевым способом обеспечить защиту от сетевых перенапряжений. В выпрямителях без коммутации индивидуальная защита от перенапряжения каждого элемента, как правило, не используется, а применяется косвенная защита с помощью ЛС-цепочек или нелинейных сопротивлений, включаемых между фазовыми проводами, а также между выводами постоянного тока. Современные тиристоры допускают большие значения скорости нарастания напряжения (du/dt), так что и это не вызывает необходимости прямой защиты от перенапряжений каждого тиристора.

Примеры косвенной (сетевой) защиты выпрямителей от перенапряжения с помощью ЛС-цепочек (вместо которых иногда можно использовать нелинейные резисторы) показаны на рис. 94 и 95. На рис. 94, а показан однофазный выпрямитель с сетевым трансформатором. Защита от перенапряжений может

70 I,л

Рис. 93. Типичная характеристика варисторов типа VZE (см. табл. 21) и их габаритный чертеж

устанавливаться на первичной или вторичной стороне трансформатора. На рис. 94,6 показан трехфазный мостовой выпрямитель с тремя ЛС-цепоч-ками, соединенными в звезду, на первичной стороне или, соединенными в треугольник, на вторичной стороне. Схема соединения /?С-цепочек соответствует схеме соединения обмоток трансформатора.

Отдельные /?С-цепочки, рассчитанные на фазное или линейное напряжение, имеют относительно большие размеры и снижают КПД преобразователя из-за больших потерь в своих элементах. Более выгодным решением косвенной защиты является схема защиты рис. 94, в с общим конденсатором для всех трех фаз. Трехфазное напряжение выпрямляется диодным выпрямителем и подается на ЛС-цепочку, которая состоит из электролитического конденсатора С/, параллельно которому подключен безындуктивный (бумажный) конденсатор С2 небольшой емкости. Резистор R1 является ограничительным, резистор R2 - разрядным. Такая защитная цепь имеет относительно малые габариты, незначительные потери и надежно защищает весь выпрямитель. От коротких замыканий она иногда защищается предохранителем. В качестве предохранителей здесь можно использовать сигнальные вставки силовых предохранителей. Сигнальное устройство (микровыключатель) используется для отключения преобразователя при срабатывании предохранителя цепочки защиты от перенапряжения, чтобы не допустить выхода из строя преобразователя при возникновении повторного перенапряжения.

На рис. 95 показана защитная ЛС-цепочка с общим конденсатором и пятифазным мостовым выпрямителем. Эта цепочка обеспечивает защит-у стороны цегш постоянного тока. Параллельно конденсатору С здесь подключены разрядный резистор R и сигнальный элемент S.

В случае необходимости ЛС-цепочки комбинируются с нелинейными резисторами.

Примеры конструктивного решения косвенных защитных цепей показаны на рис. 96 и 97. На рис. 96 показано размещение вьшрямителя защитной цепи и ограничительного резистора. Защитные конденсаторы с разрядными резисторами показаны на рис. 97.

71 li

о-г raquo; О-

212121

М-

Рис. 94. Схемы цепей защиты от перенапряжений на зажимах питания с конденсаторами и резисторами для однофазной (а), трехфазной сети (б) и цепь защиты с общим конденсатором (в)

В отличие от схемы рис. 94, в на рис. 96 и 97 защитная цепь включена по нулевой схеме (в звезду), а не по мостовой. Выпрямительные диоды VI - V6 соединены по два последовательно и защунтированы резисторами для равномерного распределения напряжения. Здесь используются высокочастотные диоды с малой емкостью. Сопротивление R7 состоит из десяти параллельно соединенных пленочных резисторов для обеспечения минимальной индуктивности. Диоды установлены на охладителях. Обычно используются диоды с номинальным током 25 А. На каждом охладителе установлено по два диода с различной полярностью проводимости. Панель из пресс-массы, на которой установлены узлы защитного устройства, входит в унифицированную систему UKOS (см. гл. 5).

На рис. 97 показана унифицированная панель системы UKOS из металлического листа, на которой установлены две тройки конденсаторов с разрядными резисторами.

Обе панели устанавливаются в преобразователе рядом или друг над другом. Они являются унифицированными и используются в преобразователях многих типов.

3.5. ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Задачей цепей управления силовых полупроводниковых преобразователей является получение и обработка информации о заданных и фактических значениях физических величин

преобразователя и питаемых oi него устройств, а также соответствующего технологического оборудования и использование обработанной информации для регулирования, сигнализации и защиты от опасных состояний, сбоев и повреждений. Если основной функцией цепей управления является информация, цепи управления часто называются информационными.

В более узком смысле слова под цепями управления понимаются только собственно цепи формирования и обработки сигналов.

К цепям управления относятся:

1) органы управления и устройства сигнализации;

2) датчики физических величин;

3) цепи формирования и обработки сигналов;

4) узлы питания;

г\ z\

li li 2i

Рис. 95. Пятифазная схема цеп raquo; защиты от перенапряжений с об1цим конденсатором

5) элементы соединений и провода цепей управления. Органы управления и устройства сигнализации - это электрические аппараты, предназначенные для обеспечения взаимодействия между человеком и машиной. В силовых полупроводниковых преобразователях используются кнопочные, рычажные и поворотные переключатели, потенциометры, цифровые задат-чики, а в последнее время также сенсорные устройства. Цвет кнопок предписан нормами: кнопки включения зеленые, отключения и безопасности красные. Современные кнопки защищены от случайного нажатия кольцом, в которое утоплена собственно кнопка.

Основным типом органов управления для преобразователей в ЧССР являются переключатели серии Т6, выпускаемые со световой сигнализацией состояния и без нее. Они выпускаются предприятием Elektropfistroj (г. Модржаны). Переключатели состоят из .унифицированных деталей. Переключающий узел имеет по одному размыкающему и замыкающему контакту. Управляющий узел имеет различные модификации (кнопка, поворотная ручка, вставной ключ). Вспомогательные детали предназначены для составления различных комбинаций переключателей. Номинальный ток переключателей серии Т6 равен 6 А при напряжении 380 В/50 Гц. Механическая износостойкость составляет 3-10* циклов, электрическая стойкость 5-10 циклов.

Рис. 96. Панель устройства защиты от перенапряжений (вы-прямительня часть)

В преобразователях переключатели устанавливаются непосредственно на двери шкафа или на панели. Монтаж их прост. Переключатель вставляется в отверстие в панели диаметром 30,5 мм, имеющее в верхней части фиксирующий вырез радиусом 2 мм, и закрепляется кольцом с резиновым уплотнением. Габаритные размеры переключателя 40х20х X 24 мм.

Кнопочные переключатели серии Т6 выпускаются в соответствии с чехословацким стандартом CSN34 0I70 с цветными светящимися кнопками. Они выпускаются в коробчатых кожухах, а также установленными на лицевые панели.

Предприятие Tesla (г. Ланшкроун) выпускает кнопочные переключатели серии TS со светящимися кнопками. Размер кнопки в плане 20 х 30 мм, максимальная длина 87 мм. Рабочим узлом является микропереключатель.

С расширением использования цифрового управления и микропроцессов в преобразователи внедряются и специальные цифровые органы управления и отображающие элементы.

Датчики физических величин устанавливаются в большинстве случаев вне преобразователя и являются обычно составной частью технологического оборудования. Это датчики частоты

,1 г

JULJ !

lt; gt;1

4 gt;

Рис. 97. Панель устройства защиты от перенапряжений (конденсаторы с разрядными резисторами)

вращения, давления, температуры, положения, уровня и т. д. В преобразователях устанавливаются в основном только датчики напряжения, тока и температуры.

В качестве датчиков переменного тока используются чаще всего обычные измерительные трансформаторы, которые монтируются на панели. Датчиками постоянного тока являются резисторные делители. Если необходимо гальванически отделить измерительные цепи от силовых, используются электронные развязки.

Датчики тока выполняются в виде трансформаторов тока, преобразователей или шунтов. В случае необходимости точного копирования формы тока используются безындукционные шунты, состоящие из шинки U-образной формы, через которую протекает ток, а выходной сигнал в виде напряжения, пропорционального току, снимается с концов шунта коаксиальным проводом. Пример конструкции безындуктивного шунта, защищенной чехословацким авторским свидетельством № 203302, показан на рис. 98. Он состоит из измерительной шинки 1,