БЕСКОНТАКТНЫЕ КОММУТИРУЮЩИЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УСТРОЙСТВА

С интенсивным развитием полупроводниковой техники появились реальные возможности производства принципиально новых силовых бесконтактных коммутирующих и регулирующих полупроводниковых устройств электрооборудования (БКРПУ) взамен контактных устройств. На базе тиристоров и транзисторов разработаны БКРПУ различных типов, способные выполнять не только коммутацию, но и другие функции, недоступные контактному пускорегулирующему электрооборудованию (помимо прямого включения электродвигателя и его реверсирования плавный пуск, ограничение пусковых токов, электродинамическое торможение, рекуперацию энергии в сеть и т.д.).

Особенно перспективно применение БКРПУ в трудных климатических условиях, в металлургической, химической, нефтяной, текстильной, станкостроительной промышленности и в сельском хозяйстве. Преимущества БКРПУ перед контактным электрооборудованием могут быть реализованы, если при его внедрении в эксплуатацию учтены требования выбора устройства по токам перегрузки и токам короткого замыкания, а также защиты силовых полупроводниковых приборов от перенапряжений, токов перегрузки и короткого замыкания.

Основа БКРПУ — силовой вентильный блок. В зависимости от назначения и предъявляемых требований к БКРПУ выполняют различные модификации вентильных блоков.

Силовые схемы однофазных БКПРУ

Рис. 3.1. Силовые схемы однофазных БКПРУ

Варианты силовых схем БКРПУ, используемых в качестве однофазных коммутирующих и регулирующих устройств для цепей переменного тока, показаны на рисунке 3.1.

Включение управляемых вентилей всех схем происходит при формировании системой управления сигнала, подаваемого на управляющий электрод силового прибора в течение положительного полупериода питающего напряжения. Управляющие сигналы должны следовать с частотой напряжения питающей сети и обеспечивать надежное включение тиристоров каждый раз после прохождения тока через нулевое значение.

Схему рисунка 3.1, а применяют сравнительно редко. Наиболее распространена схема 6. Тиристоры в ней выбирают по обратному напряжению и по напряжению переключения. Модификация схемы б — это схема в, где тиристоры защищены от обратного напряжения. В схеме г применен один тиристор, защищенный от обратного напряжения. Здесь БКРПУ надежно функционирует, если индуктивность на стороне постоянного тока моста минимальна. Преимущество схемы г по сравнению со схемами а, б— уменьшение постоянной составляющей тока нагрузки, вызванной разбросом характеристик тиристоров. Схему д применяют в БКРПУ, используемых в качестве выключателей с ограничением токов короткого замыкания. Достоинства устройства: позволяет обеспечить плавное нарастание тока при включении, уменьшить падение напряжения в установившемся режиме и ограничить токи короткого замыкания. В случае короткого замыкания в цепи нагрузки снимаются сигналы управления с тиристоров, в силовую цепь автоматически вводится токоограничивающая индуктивность, и отключение потребителя происходит при первом прохождении тока через нуль. В схеме е два встречно включенных тиристора заменены одним симметричным. Наиболее часто применяют схемы б, е (см. рис. 3.1).

Схемы БКРПУ в трехфазном исполнении различают по числу тиристоров и способу их включения относительно нагрузки. Во всех схемах (кроме схемы рис. 3.2, ж) тиристоры работают в облегченных условиях при протекании токов короткого замыкания, так как они включены после нагрузок. В сетях с нулевым проводом трехфазные схемы работают как однофазные. Схемы г, з, и (рис. 3.2) имеют минимальное число тиристоров, причем в схемах г, и тиристоры защищены от обратного напряжения диодами. В схеме е использование тиристоров по току лучше в 1,73 раза по сравнению со схемой б. В практике наибольшее применение нашли схемы б, г—з (рис. 3.2).

Схемы БКРПУ оценивают на основании следующих критериев: числа условных тиристоров и степени их использования по току; прикладываемого напряжения к тиристорам в прямом и обратном направлениях; коэффициента формы анодного тока; конструктивных особенностей (возможность объединения охладителей и др.); условий защиты тиристоров и потребителя; сложности схемы управления блоками коммутации силовой цепи.

На рисунке 3.3 представлена обобщенная структурная схема БКРПУ.

Силовые схемы трехфазных БКРПУ

Рис.3.2. Силовые схемы трехфазных БКРПУ

Рис. 3.3. Структурная схема БКРПУ:

/—силовой блок полупроводниковых приборов с системой защиты от перенапряжений; 2—токоограничиваюшес устройство; 3 — быстродействующая защита силового блока; 4— блок принудительной коммутации; 5—блок включения и сигнализации; б —блок датчиков зашиты; 7—блок для управления по заданному закону; 8— блок контроля системы управления

По числу фаз БКРПУ подразделяют на трехфазные и однофазные устройства. Однофазные подразделяют по схеме включения вентилей на монопо- лярные, позволяющие пропускать ток в одном направлении, биполярные, состоящие из двух встречно включенных тиристоров или тиристора с диодом, и мостовые. Трехфазные подразделяют на полнофазные, когда во всех трех фазах установлены полупроводниковые вентили, и неполнофазные — полупроводниковые вентили установлены только в двух фазах.

По способу выключения тиристоров (коммутации) БКРПУ делятся на устройства с естественной коммутацией, когда тиристоры выключаются в момент перехода тока через нулевое значение (точка естественной коммутации), и с принудительной, когда выключение тиристоров происходит в результате приложения к тиристору определенного запирающего напряжения, что осуществляют с помощью схем принудительной коммутации.

По способу управления тиристорами БКРПУ подразделяют на устройства с фазовым и широтно-импульсным регулированием.

БКРПУ выполняют на токи 16, 25, 40, 63, 100, 160, 200, 250, 320, 400, 800, 1000 А и более и напряжения 220, 380, 440, 660, 1250 В с созданием на напряжения 6 и 10 кВ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >