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

Рис. 98. Безын.цукционный шунт с контактным охлаждением

соединенной с медной шинкой 2, у / / ] которые образуют цепь тока шунта. Шинки 7 и 2 разделены ----L-zzui, изоляционной прокладкой i. Для \ улучшения охлаждения шунт прижимается к стенке преобразователя через электроизоляционную прокладку 4. Сигнал снимается коаксиальным кабелем 5.

В качестве датчиков предельных значений тока могут быть с успехом использованы герконы (магнитоуправляемые контакты). Они надежно развязывают силовые и управляющие цепи, очень чувствительны и точны. Предприятием ZTS EVU (ЧССР) были разработаны и защищены авторскими свидетельствами три конструкции токовых реле с герконовыми контактами для тиристорных преобразователей. Датчик температуры описан в sect; 3.4.

Цепи формирования и обработки сигналов, т. е. собственно управляющие цепи, выполняются, как правило, на печатных платах. Односторонние печатные платы все более вытесняются двухсторонними платами с металлизированными отверстиями, которые превосходят односторонние платы не только с точки зрения плотности размещения элементов, но и с точки зрения надежности (см. рис. 6).

В двухсторонних печатных платах с большой плотностью элементов печатные проводники находятся и на стороне элементов. Еще большая плотность достигается при двухсторонней печатной плате с двухуровневой установкой элементов на монтажных стойках и с выводами, рассчитанными на соединение накруткой.

Интегральные микросхемы можно припаивать к печатным платам или устанавливать в панельки с зажимами. Такие панельки выпускает предприятие Tesla (г. Либерец) на 14 контактов (типа 6 AF49770) и на 16 контактов (типа 6 AF49769).

С точки зрения конструкции устройства на печатных платах бывают кассетные и бескаркасные.

Кассетные устройства используются в том случае, если необходимо объединение большого числа печатных плат в общую функциональную единицу, которая иногда в целом неоднократно повторяется в изделии или имеет различные модификации с подобными печатными платами.

Бескаркасные устройства удобны тогда, когда речь идет об относительно небольшом числе печатных соединений и когда

их можно просго разместить в преобразователе без кассет, например на двери. Бескаркасные конструкции управляющих цепей удобны для большинства преобразователей, они проще и дешевле кассетных.

Примером кассетного конструктивного решения устройств на печатных платах является унифицированная система Tesla Almes.

Кассетная унифицированная система Tesla Almes состоит из каркаса и блоков, предназначенных для создания электронной аппаратуры, используемой автономно, а также входящей в качестве составной части в более крупные конструктивные и функциональные единицы, например в силовые преобразователи. Исполнения Almes 001 и 002 имеют модуль вертикального приращения 45 мм (остальные размеры по девятнадцатидюймовой системе). Исполнения Almes 003 и 004 имеют модуль вертикального приращения 44,45 мм (дюймовый), соответствующий рекомендации МЭК 297.

Система Almes позволяет быстро и просто осуществлять конструирование с помощью каталога с минимальным объемом дополнительных конструкторских и чертежных работ и исключить ручную слесарную работу по подгонке узлов и блоков.

В конструкции кассет Almes используются специальные профили из алюминиевых сплавов, подвергнутые анодированию. Отдельные детали соединяются с помощью Т-образных пазов и винтов МЗ, М4 с мягкими шайбами или с помощью специальных пазов и самонарезающихся винтов. Использование пазов Т-образной формы обеспечивает простое крепление различных элементов конструкции к каркасу без сверления огверсгий и нарезания резьбы.

В пазы профилей могут быть вставлены и листы оболочки.

Поперечные рейки из алюминиевых профилей имеют зубцы с шагом между ними 5 мм. В них могут вставляться пластмассовые или алюминиевые направляющие. Их установочное ребро вдавливается в прорезь между зубцами, обозначенную номером от 1 до 81. В пазы направляющих устанавливаются печатные платы толщиной 1,5 мм и экранирующие пластины.

Система Tesla -.Almes. позволяет использовать печатные платы различных размеров. Рекомендуются платы с размерами 100x60, 235x160 и 233,4x 160 мм (так называемые малый и большой европейский форматы). Предприятием ZTS EVU используются платы высотой 100 и 235 мм и шириной 175 мм с разъемом WK и шириной 180 мм с разъемом FRB.

На направляющие пазы Т-образной формы и печатные платы можно установить любые соединители подходящих размеров. Для установки печатных плат нестандартных размеров служат направляющие из штампованного алюминиевого

L + 77,5

L+ 60

Рис. 99. Габаритный чертеж простой кассеты унифицированной системы Almes

профиля, пригодные для тяжелых климатических условий и повышенных механических нагрузок. Печатная плата с закрепленными на ней элементами и деталями представляет собой так называемый модуль. Ширина модуля кратна 5 мм, минимальная ширина его 15 мм. К передней части модуля можно закрепить лицевую панель (шиток) из специального профиля или из листа с помошью профилированных кронштейнов и самонарезающихся винтов МЗхЮ. Эти детали позволяют закреплять печатные платы шириной 160 и 170 мм, экранирующие пластины, а также конструировать многоплатные блоки.

На рис. 99 приведены размеры простой кассеты Almes для плат малых форматов, а на рис. 100 двойной кассеты для плат больших форматов.

Кассеты размещаются в преобразователях различными способами. Во встраиваемом преобразователе типа Varitron фирмы ВВС (Швейцария) силовая часть и кассета цепей управления конструктивно объединены в одно целое. Кассету или несколько кассет можно также закрепить на дверце преобразователя, как это сделано в преобразователе типа RLLS унифицированной конструктивной системы UKOS, выпускаемом предприятием ZTS EVU (г. Нова Дубница, ЧССР).

В небольших преобразователях печатные платы большого формата закрепляются непосредственно на кожухе или на общей панели с силовыми цепями, как в преобразователе Babytrol BS05 французской фирмы Jeumont Schneider. Преобразователь постоянного тока Minisemi (AEG, ФРГ) содержит две

L + 77,5

L +60

f 4

rmrar

I + 0

Рис. 100. Габаритный чертеж двойной кассеты унифицированной системы Almes для больших плат

платы большого формата с пластмассовыми петлями и защелками. Платы образуют одновременно переднюю сторону преобразователя и воздушный канал для силовых цепей. В кругшых преобразователях платы большого формата укрепляются на двери.

В кассетной конструкции платы соединяются взаимно с помощью соединителей. Для взаимного соединения используют пайку, навивку или другую плату с печатными соединениями. Конструктивно и технологически наиболее удобен способ соединения разъемов с помощью плоского кабеля, созданного фирмой AEG (ФРГ). Фирма Amphenol (ФРГ) выпускает большую номенклат-уру разъемов для плоских кабелей, а также ручные и механические присгтособления, которые могут соединять плоский кабель с разъемом прессованием без предварительного снятия изоляции. В ЧССР плоский полиэтиленовый кабель с тридцатью одножильными или многожильными проводами выпускает предприятие КаЫо (г. Кладно).

Печатные платы большого формата удобно соединять с помощью одинарных пружинных разъемов, которые могут устанавливаться не только на краю платы, но и в любом ее месте. Это упрощает и проектирование печатной платы.

Из самых новых комплектующих изделий для управляющих цепей силовых полупроводниковых преобразователей следует упомянуть следующие:

цифровой переключатель субминиатюрных размеров пыле- и брызгозащищенной конструкции. Размеры переключателя 10 х X 33x31 мм, ток до 100 мА, напряжение до 50 В;

серия миниатюрных кодовых переключателей с размерами интегральных микросхем;

бесконтактная кнопка с арретиром и световой сигнализацией;

отображающие устройства с семисегментными индикаторами;

серия разъемов с кольцевыми контактами (от 13 до 144 контактов).

3.6. ВХОДНЫЕ и ВЫХОДНЫЕ ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Каждый силовой полупроводниковый преобразователь подключается к источнику электрического напряжения (генератор, сеть, аккумуляторная батарея и т. п.) и к потребителю или к другой (выходной) сети. Это подключение производится через входные и выходные цепи, задачей которых является обеспечение соединений, коммутация, защита от перегрузок и коротких замыканий, фильтрация и подавление помех.

Для подключения входных и выходных проводов используются зажимы или сборные шины. В преобразователях средней мощности от 10 до 250 кВт используются провода, рассчитанные на токи от 16 до 500 А, т. е. площадью сечения от 1,5 до 250 мм . Для этого применяются одножильные изолированные провода, гибкие кабели и щланги, стационарные кабели или сборные шины.

Для подключения медных и алюминиевых проводов с площадью сечения от 0,75 до 150 мм, т. е. на токи от 16 до 220 А, используются наборные зажимы. В ЧССР их выпускает предприятие ZSE -SEZ (г. Долны Кубин) в семи исполнениях. Отдельные зажимы устанавливаются рядом на рейку и закрепляются защелкой с пружиной. Дополнительными деталями являются соединительные перемычки на 2-3 зажима, кабельные наконечники и т. п. Установочные рейки имеют сечение 3x20 или 4x40 мм, длину 100-1000 мм. К наборным зажимам поставляются дополнительно полихлорвиниловые полосы длиной 500 мм для нанесения обозначений.

Для использования в преобразователях очень удобны наборные контактные зажимы с плоскими штырями 6,3 мм, которые позволяют быстрое отключение токоподводов, имеющих плоские гнезда. Они рассчитаны на ток до 25 А. Для цепей сигнализации и управления удобны блоки зажимов, комбини-

рованные со стеклянными трубчатыми предохранителями на токи до 4 А.

Блоки зажимов на рейках размещаются чаще всего в нижней части шкафа. Для облегчения подключения проводов к зажимам сборные рейки устанавливаются наклонно.

Многожильные провода и кабели, особенно цепей сигнализации и управления, часто подключаются к преобразователю через многоконтактные разъемы (вилки и розетки). Предприятие ZSE -SEZ (г. Долны Кубин) выпускает вилки - розетки типа ZM и УМ на 4,7, 12 и 25 контактов на напряжение 380 В и ток 6-15 А. Для больших токов (до 125 А) и напряжения до 750 В применяются 3, 4 и 5-полюсные разъемы типа С.

При номинальных токах более 220 А, т. е. при площади сечения более 150 мм (а иногда и меньших), используются плоские шины с резьбовыми зажимами.

Для коммутации входных и выходных цепей преобразователей используются, главным образом, контакторы и автоматические выключатели.

Контакторами называются коммутационные аппараты, предназначенные для дистанционной коммутации электрических цепей. Они имеют только одно фиксированное положение - отключенное. Во включенном положении они удерживаются силой электромагнита, преодолевающей усилие пружин и собственную массу подвижной части. Контакторы имеют большую механическую износостойкость и допускают большую частоту коммутации. В соединении с токовым реле, регулируемым на срабатывание при заданном токе, контактор обеспечивает защиту от перегрузок. При повышении заданного тока токовое реле отключает контактор. Контакторы не рассчитаны на отключение тока короткого замыкания, их отключающая способность лишь в несколько раз больше номинального тока (5-8 / ом). Они способны включать нагрузку с ударным пусковым током до 10 / ом- Следовательно, контакторы должны включаться последовательно с устройствами защиты от коротких замыканий (чаще всего предохранителями).

Вспомогательные контакты контакторов позволяют включать цепи сигнализации, блокировки и управления.

Трехполюсные контакторы обычно имеют втягивающую катушку переменного тока, однако могут поставляться и с катушками постоянного тока. Включенный контактор потребляет из сети ток, значением которого нельзя пренебречь. Кроме того, при включении через катушку контактора протекает ток включения, который в несколько раз больше длительного номинального тока катушки. Эти неблагоприятные обстоятельства, а также требование, чтобы при кратковременном перерыве питания длительностью от нескольких сотых до нескольких десятых секунды контактор оставался включенным,