Выпрямительных установок

Обмотку с ферромагнитным магнитопроводом, сопротивление которой изменяют путем подмагничивания магнитопрово-да постоянным током, называют управляемым реактором (дросселем насыщения). Дроссели насыщения применяются, например, для регулирования частоты вращения двигателей, освещения, в выпрямительных установках с регулируемым напряжением.

В сварочных выпрямительных установках применяют полупроводниковые элементы, соединенные в трехфазную мостовую схему выпрямления, дающую меньшую пульсацию выпрямленного напряжения, более равномерную загрузку силовой сети переменного тока и лучшее использование трансформатора, питающего выпрямитель, чем однофазные схемы.

Общие определения. Напряжение на выходе выпрямителя может изменяться как в результате колебания напряжения сети, так и вследствие изменения нагрузки. Нестабильность выходного напряжения отрицательно сказывается на работе потребителей. Так, при питании различной радиотехнической аппаратуры нестабильность напряжения может привести к сокращению срока службы электронных и полупроводниковых приборов. В мощных выпрямительных установках колебания напряжения приводят к изменению скорости вращения двигателей, нарушению технологического процесса и другим отрицательным явлениям. Допустимая нестабильность напряжения ДгУвых/Д1/вх зависит от характера потребителя и колеблется от единиц до тысячных долей процента.

Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии (силовые трансформаторы), выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники, а также при электрических измерениях (измерительные трансформаторы) и функциональных преобразованиях (поворотные трансформаторы).

Обмотку с ферромагнитным магнитопроводом, сопротивление которой изменяют путем подмагничивания магнитопрово-да постоянным током, называют управляемым реактором (дросселем насыщения). Дроссели насыщения применяются, например, для регулирования чистоты вращения двигателей, освещения, в выпрямительных установках с регулируемым напряжением.

Газоразрядные приборы широко применялись в выпрямительных установках высокого и низкого напряжения, а также в каче: стве ключевых приборов в различных коммутационных устройствах автоматики и управления. В настоящее время в этих устройствах применяются полупроводниковые диоды и тиристоры. Поэтому в промышленности применение газотронов ограничено случаями выпрямления высоких напряжений '(3—5 кВ) при токах до нескольких десятков ампер.

Так как напряжение сети колеблется, то в системах автоматики, питающихся от сети, и выпрямительных установках применяются стабилизаторы напряжения.

Схема звезда — двойной зигзаг применяется в выпрямительных установках мощностью до 1000 ква. Напряжение короткого замыкания выпрямительного трансформатора — 4-5%.

Токоограничивающие выключатели применяются во всех выпрямительных установках для защиты анодных цепей при обратных зажиганиях, на электрифицированных железных дорогах, линиях метрополитена и трамвая, а также во многих мощных установках с короткими линиями передачи.

Катушку с ферромагнитным сердечником, сопротивление которой изменяют путем подмагничивания*" сердечника постоянным током, называют дросселем насыщения. Дроссели насыщения применяются, например, _для регулирования скорости вращения двигателей, регу-лирования'освещения, в выпрямительных установках с регулируемым напряжением.

В выпрямительных установках отдельные вентили и фазы вторичной обмотки трансформатора работают поочередно. Поэтому в каждый момент времени трансформатор нагружен несимметрично и необходимо выбрать такую схему соединения обмоток, которая обеспечивает нормальные условия намагничивания магнитопровода трансформатора и равновесие н. с. на каждом стержне.

Энергетическая электроника охватывает область сильных токов (получение, преобразование и передача электрической энергии): преобразование одного вида тока в другой; индукционный нагрев материалов и высокочастотная закалка металлических изделий; сварка с помощью выпрямительных установок; применение ультразвуковых устройств.

Выпрямительные диоды малой и средней мощности (соответственно на рабочие токи до 0,3 и 10 А) оформляются в металлическом герметичном корпусе с гибкими выводами или с гайкой для крепления на теплоотводящем шасси. Для выпрямительных установок бытовой и промышленной аппаратуры промышленность выпускает столбы и блоки в пластмассовых корпусах, объединяющих до 12 бескорпусных диодов с последовательным, смешанным или мостовым соединением ( 2.4).

Рассмотренные ранее силовые полупроводниковые диоды (вентили) на основе кремния выпускаются на токи в несколько тысяч ампер и рабочие напряжения до 4000—5000 В и практически перекрывают весь диапазон мощностей различных выпрямительных установок промышленной и повышенной частоты.

Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением из сети не только активной, но и реактивной мощности. К ним прежде всего относится асинхронный электродвигатель, широко применяющийся в промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве. Все большее распространение находят, бытовые приборы, оснащенные электродвигателями,— холодильники, пылесосы, стиральные машины и др. Работа многих других электроприемников и агрегатов (газоразрядных осветительных ламп, выпрямительных установок, дуговых электропечей и др.) также сопровождается значительным потреблением из сети реактивной мощности]

Для питания шахтных сетей и установок, электрических печей, выпрямительных установок, электросварочных агрегатов выпускаются специальные серии силовых трансформаторов, рассчитанных на особые условия и режимы работы.-

а) при питании от шин подстанции промышленного предприятия сторонних потребителей; б) при наличии транзитных схем на высшем напряжении с необходимостью в определенных режимах деления сети в данной точке, определяемой требованиями энергосистемы; в) при распределении электроэнергии на высшем напряжении по предприятию (например, в случае мощных печных или выпрямительных установок с трансформаторами, питающимися на 35—110 кв); г) .при необходимости коммутации весьма мощных трансформаторов, ток холостого хода которых не может быть отключен разъединителями; д) при частых переключениях питающей линии.

Напряжение 35 кВ в основном рекомендуется использовать для распределения энергии на первой ступени средних предприятий при отсутствии значительного числа электродвигателей напряжением выше 1000 В, а также для частичного распределения энергии на крупных предприятиях, где основное напряжение первой ступени равно ПО—220 кВ. В частности, напряжение 35 кВ можно применять для полного или частичного внутризаводского распределения электроэнергии при наличии: мощных электроприемников на 35 кВ (сталеплавильных печей, мощных ртутно-выпрямительных установок и др.); электроприемников повышенного напряжения, значительно удаленных от источников питания; подстанций малой и средней мощности напряжением 35/0,4 кВ, включенных по схеме «глубокого ввода».

2) требуемая мощность выпрямительных установок высокого напряжения значительно меньше мощности установок переменного напряжения, благодаря чему передвижные

Вследствие этого созф выпрямительных установок с управляемыми вентилями обычно меньше единицы и тем ниже, чем с большими углами управления работает выпрямитель.

Трансформаторы для выпрямительных установок. Трансформаторы, для которых нагрузкой являются цепи с нелинейными элементами в виде выпрямителей, тиристоров и транзисторов, работают в высокочастотных переходных режимах, когда токи и напряжения во вторичной обмотке несинусоидальны и не уравновешиваются токами первичной обмотки. При этом непрерывно нарушается равенство МДС первичной и вторичной обмоток.

Форма напряжения в энергосистеме почти не отличается от синусоиды. Но в отдельных районах из-за наличия большого числа выпрямительных установок и других нелинейных нагрузок напряжение сети содержит высшие гармоники. В автономных электромеханических системах при питании асинхронных двигателей от статических преобразователей частоты или тиристорных преобразователей напряжения выходное напряжение сильно отличается от синусоиды и содержит значительное число высших гармоник с достаточно большими амплитудами. Поэтому исследование процессов преобразования энергии в асинхронных машинах при несинусоидальном напряжении питания имеет важное значение. Уравнения, описывающие процессы преобразования энергии при синусоидальном напряжении, являются частным случаем уравнений, описывающих процессы при несинусоидальном напряжении.