Ανορθωτές για υποσταθμούς έλξης

Ένας ανορθωτής ημιαγωγών, ανάλογα με το κύκλωμα ανόρθωσης που υιοθετήθηκε και το κύκλωμα ζεύξης του μετασχηματιστή ισχύος, μπορεί να συμπεριληφθεί σε ένα κύκλωμα γέφυρας ή ουδέτερου.

Ανορθωτές για υποσταθμούς έλξης αστικών ηλεκτρικών μεταφορών VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N και VAK-3000/600-N. Οι ονομασίες των τύπων μονάδων αποκρυπτογραφούνται ως εξής: ανορθωτής με ανορθωτή βαλβίδας πυριτίου, για ονομαστικό ανορθωμένο ρεύμα 1000, 2000 ή 3000 A, ονομαστική ανορθωμένη τάση 600 V, που λειτουργεί σύμφωνα με το κύκλωμα μηδέν.

Η μονάδα αποτελείται από έναν μετασχηματιστή ισχύος, έναν ανορθωτή, έναν πίνακα ελέγχου, προστατευτικά ερμάρια ή πάνελ και έναν διακόπτη καθόδου υψηλής ταχύτητας.

Οι ανορθωτές σύμφωνα με τους τύπους ανορθωτών χαρακτηρίζονται ως BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N και BVK-3000/600-N, που σημαίνει: ανορθωτής πυριτίου για ονομαστικό ανορθωμένο ρεύμα 1000, 2000 ή 3000 A, τάση 600 V που λειτουργεί σε ουδέτερο κύκλωμα.

Κάθε φάση ή βραχίονας της μονάδας ανορθωτή αποτελείται από βαλβίδες συνδεδεμένες παράλληλα και σε σειρά.

Η παράλληλη σύνδεση των βαλβίδων χρησιμοποιείται όταν το ονομαστικό ρεύμα της φάσης ή του σκέλους υπερβαίνει το ονομαστικό ρεύμα των μεμονωμένων βαλβίδων.

Η σειριακή σύνδεση των βαλβίδων χρησιμοποιείται για τη διασφάλιση της διηλεκτρικής αντοχής μιας φάσης ή βραχίονα στο μη αγώγιμο τμήμα της περιόδου κατά την οποία εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στη φάση.

Ο αριθμός των βαλβίδων που συνδέονται παράλληλα στη φάση ή το σκέλος n1 καθορίζεται με βάση ότι το ρεύμα της φάσης ή του σκέλους Ia του ανορθωτή πρέπει να είναι μικρότερο από το συνολικό ονομαστικό ρεύμα των βαλβίδων που συνδέονται παράλληλα

όπου Ki — συντελεστής ρεύματος ασφαλείας ισούται με 1,35-1,8.

Όταν οι βαλβίδες συνδέονται παράλληλα, το ρεύμα μεταξύ τους κατανέμεται άνισα, οδηγώντας σε υπερθέρμανση και ταχύτερη αστοχία των βαλβίδων υψηλού ρεύματος και υποχρησιμοποίηση των βαλβίδων ρεύματος. Η ανομοιόμορφη κατανομή του ρεύματος μεταξύ των βαλβίδων που συνδέονται παράλληλα οφείλεται στο γεγονός ότι οι βαλβίδες στην πράξη διαφέρουν κάπως μεταξύ τους στους άμεσους κλάδους των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης και των θερμικών αντιστάσεων.

Για να εξισορροπηθεί το ρεύμα μεταξύ βαλβίδων που συνδέονται παράλληλα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ωμικές αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά με τις βαλβίδες ή επαγωγικοί διαιρέτες ρεύματος.

Ρύζι. 1. Διάγραμμα επαγωγικού διαιρέτη ρεύματος για δύο βαλβίδες συνδεδεμένες παράλληλα: Εάν — ρεύμα φάσης, I2v, I1v — ρεύμα βαλβίδας

Ρύζι. 2. Σχηματική εικόνα ενός επαγωγικού διαιρέτη ρεύματος για τρεις βαλβίδες συνδεδεμένες παράλληλα

Οι ωμικές αντιστάσεις που συνδέονται σε σειρά με τις βαλβίδες χρησιμοποιούνται σπάνια λόγω της εμφάνισης πρόσθετων απωλειών και της μείωσης της απόδοσης του ανορθωτή.

Σε εγκαταστάσεις υψηλής ισχύος, χρησιμοποιούνται συνήθως επαγωγικοί διαχωριστές ρεύματος.

Στο σχ.Το σχήμα 1 δείχνει ένα διάγραμμα ενός επαγωγικού διαιρέτη ρεύματος για δύο βαλβίδες συνδεδεμένες παράλληλα. Ο διαχωριστής αποτελείται από έναν χαλύβδινο πυρήνα στον οποίο τυλίγονται δύο πανομοιότυπα πηνία, συνδεδεμένα με τέτοιο τρόπο ώστε οι μαγνητικές ροές που δημιουργούνται από αυτά να είναι αντίθετες στην κατεύθυνση.

Με την ανισότητα ρεύματος στους παράλληλους κλάδους, η προκύπτουσα μαγνητική ροή εμφανίζεται στον πυρήνα, η οποία δημιουργεί πρόσθετη πτώση τάσης στο τύλιγμα με μικρότερο ρεύμα, επιτυγχάνοντας εξίσωση του ρεύματος στις περιελίξεις και στις παράλληλα συνδεδεμένες βαλβίδες. Απαιτείται μικρή ποσότητα e για να εξισορροπηθεί το ρεύμα στις παράλληλες βαλβίδες. έτσι οι περιελίξεις του διαχωριστή αποτελούνται από μικρό αριθμό στροφών.

Στο σχ. Το σχήμα 2 δείχνει ένα διάγραμμα ενός επαγωγικού διαιρέτη ρεύματος για τρεις βαλβίδες συνδεδεμένες παράλληλα. Ο διαχωριστής αποτελείται από έναν μαγνητικό πυρήνα τριών ράβδων με δύο πηνία σε κάθε λωρίδα. Κάθε μία από τις παράλληλα συνδεδεμένες βαλβίδες συνδέεται με τη φάση μέσω δύο σειριακά συνδεδεμένων πηνίων που βρίσκονται σε διαφορετικές ράβδους. Καθώς το ρεύμα αυξάνεται σε έναν παράλληλο κλάδο, προκαλείται ένα επιπλέον e. και τα λοιπά. v. στους άλλους δύο κλάδους, εξισορροπώντας έτσι το ρεύμα στις περιελίξεις του διαχωριστή και των βαλβίδων.

Οι διαχωριστές υλοποιούνται με τον ίδιο τρόπο με μεγαλύτερο αριθμό πυλών που συνδέονται παράλληλα. Ο αριθμός των βαλβίδων που συνδέονται σε σειρά σε κάθε σκέλος ή φάση επιλέγεται έτσι ώστε η συνολική ονομαστική αντίστροφη τάση όλων των συνδεδεμένων βαλβίδων να είναι μεγαλύτερη από τη μέγιστη αντίστροφη τάση που εφαρμόζεται στον βραχίονα ή τη φάση με το επιλεγμένο κύκλωμα διόρθωσης (γέφυρα ή μηδέν)

όπου Σrev.vent είναι το άθροισμα των ονομαστικών αντίστροφων συνδεδεμένων σε σειρά βαλβίδων, max είναι η μέγιστη αντίστροφη τάση ανά φάση ή βραχίονα για ένα δεδομένο κύκλωμα ανορθωτή, Ki είναι ο συντελεστής ασφάλειας τάσης που λαμβάνεται ίσος με 1,45-1,8.

Ως εκ τούτου, ο αριθμός των πυλών που συνδέονται στη σειρά n2 θα είναι

Ο αριθμός των βαλβίδων χιονοστιβάδας που συνδέονται σε σειρά επιλέγεται ίσος με

Προκειμένου να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη κατανομή της αντίστροφης τάσης μεταξύ των συνδεδεμένων σε σειρά βαλβίδων, μια αλυσίδα συνδεδεμένων αντιστάσεων διακλάδωσης RШ, με ίσες αντιστάσεις, συνδέεται παράλληλα με τις βαλβίδες, οι οποίες χρησιμεύουν ως διαιρέτης τάσης. Η τιμή αντίστασης των αντιστάσεων διακλάδωσης RШ επιλέγεται ανάλογα με την κατηγορία και τον αριθμό των βαλβίδων που συνδέονται σε σειρά στην περιοχή 1,5-5 kΩ.

Η ανομοιομορφία της κατανομής ρεύματος κατά μήκος των παράλληλων διακλαδώσεων μιας φάσης ή βραχίονα δεν πρέπει να υπερβαίνει το ± 5% του μέσου μετρούμενου ρεύματος στον παράλληλο κλάδο και σε ρεύμα φορτίου πάνω από το 100% της ονομαστικής λειτουργίας, το ρεύμα βραχυκυκλώματος θα πρέπει δεν υπερβαίνει το ± 10%. Η ανομοιόμορφη κατανομή των αντίστροφων τάσεων στις βαλβίδες δεν πρέπει να υπερβαίνει το ± 10% της μέσης αντίστροφης τάσης λειτουργίας που εφαρμόζεται στη βαλβίδα.

Στο σχ. Το 3 δείχνει το διάγραμμα σύνδεσης μιας φάσης της μονάδας ανορθωτή BVK-1000/600-N.

Οι ανορθωτές BVK με βαλβίδες χωρίς χιονοστιβάδα είναι κατασκευασμένοι στο εργοστάσιο με ντουλάπια προστασίας από υπερτάσεις AC και αφαιρεμένες τις ηλεκτροφόρες πλευρές.

Η προστασία από υπερτάσεις στην πλευρά AC αυτών των ανορθωτών αποτελείται από πυκνωτές C1 και αντιστάσεις R1 συνδεδεμένες σε αστέρι ή δέλτα, οι οποίοι συνδέονται με τις φάσεις της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή (Εικ. 4).

Ρύζι. 3.Διάγραμμα σύνδεσης μιας φάσης του BBK-1000/600-N

Ρύζι. 4. Σχέδιο του μπλοκ ανορθωτή VAK με προστασία από υπερτάσεις

Αυτή η προστασία χρησιμοποιεί πυκνωτές KM-2-3.15 χωρητικότητας 7,5-8 microfarads, αντιστάσεις PE-150 με ισχύ 150 W και αντίσταση 5 ohms και ασφάλειες PK-3 με ασφάλεια 7,5 αμπέρ.

Προστασία έναντι υπερτάσεων μεταγωγής στην πλευρά του διορθωμένου ρεύματος παρέχεται από δύο πυκνωτές C2 IM-5-150, χωρητικότητας 150 μικροφαράδων, συνδεδεμένοι παράλληλα. Δύο αντιστάσεις 5 ohm R2 συνδέονται σε σειρά μαζί τους. Οι πυκνωτές με αντιστάσεις συνδέονται μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου της μονάδας ανορθωτή μέσω μιας ασφάλειας PK-3 με μια ασφάλεια 50 A.

Ρύζι. 5. Κύκλωμα προστασίας από υπέρταση της πλευράς περιέλιξης βαλβίδας μετασχηματιστή και ανορθωμένο ρεύμα

Η υπέρταση στους ζυγούς του συστήματος διανομής DC, όταν ένας διακόπτης υψηλής ταχύτητας αποσυνδέει τα ρεύματα βραχυκυκλώματος στη γραμμή, δεν υπερβαίνει τα 2 kV, δηλαδή δεν υπερβαίνει τη διηλεκτρική ισχύ του κυκλώματος σειράς των βαλβίδων. Αλλά οι βαλβίδες μπορεί να επηρεαστούν από υπερτάσεις που προκύπτουν από την προσθήκη υπερτάσεων όταν τα ρεύματα βραχυκυκλώματος στη γραμμή απενεργοποιούνται από διακόπτες υψηλής ταχύτητας με υπερτάσεις από ρεύματα μεταγωγής στις ίδιες τις βαλβίδες.

Για την προστασία των ανορθωτών ημιαγωγών από υπέρταση, συνιστάται ένα κύκλωμα με απαγωγείς και πυκνωτές (Εικ. 5). Οι περιοριστές RV1-00 τοποθετούνται στην πλευρά της βαλβίδας του μετασχηματιστή, συμπεριλαμβανομένου ενός μεταξύ κάθε φάσης και του ουδέτερου ή αρνητικού ακροδέκτη του μετασχηματιστή.Λόγω του γεγονότος ότι οι περιοριστές ενεργοποιούνται για χρόνο από 2 έως 20 μs και οι υπερτάσεις εμφανίζονται σε κλάσματα του μικροδευτερόλεπτου, είναι απαραίτητο να εγκατασταθούν χωρητικότητες 0,5 μF παράλληλα με τους περιοριστές. Οι χωρητικότητες συνδέονται με τα πηνία βαλβίδων μέσω ασφαλειών PK-3.

Στην πλευρά του ανορθωμένου ρεύματος μεταξύ του θετικού και του αρνητικού πόλου, οι βαλβίδες χιονοστιβάδας είναι ενεργοποιημένες με συνολική τάση χιονοστιβάδας 900 — 1000 V. Οι βαλβίδες συνδέονται με τον θετικό δίαυλο μέσω ασφάλειων PC-3. Δομικά, αυτή η προστασία είναι ένα πάνελ getinax με ασφάλεια, δύο βαλβίδες χιονοστιβάδας VL-200 και δύο τοποθετημένες αντιστάσεις. Ο πίνακας τοποθετείται στο κλουβί με καθοδικό διακόπτη. Στο σχ. Το Σχήμα 6 είναι μια όψη διαστάσεων του πλαϊνού πλαϊνού πλαισίου προστασίας από υπερτάσεις ρεύματος.

Για την προστασία από την ατμοσφαιρική υπέρταση, συνιστάται η τοποθέτηση μπλοκ ακροδεκτών στον θετικό (τόσο γραμμές τρόλεϊ όσο και αρνητικός) πόλο της εναέριας γραμμής.

Λόγω του γεγονότος ότι οι βαλβίδες χιονοστιβάδας μπορούν να περάσουν για λίγο σημαντικά ρεύματα προς την αντίθετη κατεύθυνση, συνδεδεμένες παράλληλα με τις βαλβίδες, τα κυκλώματα RШ και R — C ενδέχεται να μην εγκατασταθούν. που απλοποιεί το μπλοκ διάγραμμα. Ωστόσο, για να εξασφαλιστεί η σωστή λειτουργία, το κύκλωμα παρακολούθησης της κατάστασης των βαλβίδων του κυκλώματος RSh διατηρήθηκε επίσης στα ανορθωτικά μπλοκ με βαλβίδες χιονοστιβάδας.

Ρύζι. 6. Πίνακας προστασίας από υπερτάσεις στην πλευρά του διορθωμένου ρεύματος: a — μπροστινή όψη, b — κάτοψη, 1 — αντιστάσεις, 2 — βαλβίδες χιονοστιβάδας, 3 — ασφάλεια PK -3

Ο έλεγχος της κατάστασης των βαλβίδων πραγματοποιείται καθορίζοντας τα ρελέ (μίξερ) που συνδέονται με τα μεσαία σημεία των παράλληλων κλάδων των βαλβίδων κάθε φάσης ή βραχίονα, τα οποία έχουν το ίδιο δυναμικό (ή πολύ μικρή διαφορά δυναμικού λόγω των διαφορών στα χαρακτηριστικά των βαλβίδων).

Σε περίπτωση αστοχίας βαλβίδας σε οποιονδήποτε βραχίονα παράλληλου κλάδου βαλβίδας, λόγω αλλαγής της αντίστασης αυτού του βραχίονα, προκύπτει μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων σύνδεσης των μπλέντερ, η οποία είναι επαρκής για να λειτουργήσει το μπλέντερ και να κλείσει το Επαφές.

Η επαφή του μπλέντερ κλείνει το κύκλωμα κάθε δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή σήματος TC, προκαλώντας έτσι μια αλλαγή στη μαγνητική ροή στο μαγνητικό κύκλωμα και ενεργοποιώντας το ρελέ προστασίας, το οποίο με τη σειρά του κλείνει το κύκλωμα σε ένα σήμα ή για να απενεργοποιήσει τη μονάδα ανορθωτή. Ο μετασχηματιστής σήματος απομονώνει ταυτόχρονα τις επαφές του πυροσβεστήρα από κυκλώματα 220 V.

Ο πίνακας του πίνακα ελέγχου δίπλα στα μπλέντερ δείχνει τους αριθμούς φάσης και παράλληλου κυκλώματος μεταξύ των οποίων συνδέονται τα μπλέντερ. Μια πεσμένη σημαία στο σβήσιμο υποδεικνύει ποιο κύκλωμα να αναζητήσετε σφάλματα.

Οι ανορθωτές κατασκευάζονται με τη μορφή μεταλλικών ντουλαπιών πλαισίου με διπλές πόρτες, μπροστινές και πίσω πόρτες και αφαιρούμενα πλευρικά τοιχώματα. Στο εσωτερικό των ντουλαπιών είναι τοποθετημένα αφαιρούμενα πάνελ από μονωτικό υλικό, στα οποία προσαρμόζονται βαλβίδες με ψύκτες. Οι βαλβίδες ενός κυκλώματος σειράς συνδέονται σε κάθε πίνακα.

Για να παρέχεται μεγαλύτερη διηλεκτρική αντοχή στη μονάδα ανορθωτή, για να μειωθεί η πιθανότητα επικάλυψης μεταξύ των βαλβίδων ή των ψύκτη αέρα τους, τα πάνελ βαλβίδων στο ερμάριο τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να υπάρχει όσο το δυνατόν λιγότερη διαφορά δυναμικού μεταξύ τους.

Μέσα στο ερμάριο, στη μία πλευρά, υπάρχουν ζυγοί AC στους οποίους συνδέονται παράλληλοι κλάδοι βαλβίδων μέσω διαχωριστών ρεύματος. Η τροφοδοσία των συρμάτων ανόδου από τον μετασχηματιστή στις ράβδους μπορεί να γίνει τόσο από κάτω όσο και από πάνω.Από την άλλη πλευρά υπάρχει μια λωρίδα καθόδου με διακλάδωση. Το περίβλημα του ανορθωτή είναι τοποθετημένο με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η συντήρηση του όχι μόνο από μπροστά και πίσω, αλλά και από το πλάι.

Ένας ανεμιστήρας είναι τοποθετημένος στην κορυφή του ντουλαπιού, ο οποίος δημιουργεί μια ροή αέρα ψύξης από κάτω προς τα πάνω. Ένα ρελέ αέρα είναι τοποθετημένο στο περίβλημα του ανεμιστήρα, το οποίο ελέγχει τη ροή του αέρα ψύξης.