книги из ГПНТБ / Анисимов Я.Ф. Особенности применения полупроводниковых преобразователей в судовых электроустановках

выполнен по относительно простой трехфазной мостовой несиммет­ ричной схеме. Применение тиристоров типа Т-150 и диодов типа ВК-200 позволяет создать сварочные источники постоянного тока на 450 А с регулированием сварочного тока в пределах от нуля

£/d = 85-s-115 В; / й =500 А; т) = 90%; х = 0,91. Указанный тип преоб­ разовательных агрегатов относится к разработкам последних лет и отличается от ранее рассмотренных тем, что имеет бесконтакт­ ное исполнение. Как регулирование выходных параметров, так и включение, выключение, защита агрегата от токов перегрузки и короткого замыкания осуществляются с помощью тиристоров.

70

храняется, пока преобразователь находится в рабочем состоянии), выключение — снятием напряжения. Время включения и выключе­ ния составляет менее одного периода напряжения сети, т. е. пре­ образователь отключается при первом прохождении тока через нуль.

Силовой трансформатор состоит из трех однофазных трансфор­ маторов. Первичная обмотка выполнена из провода типа ПСДК, вторичная — из медной трубки, внутри которой циркулирует вода. Водяное охлаждение дает возможность снизить массу и габариты трансформатора.

Водяное охлаждение .имеют также выключатель и выпрями­ тельный блок, который собирается по трехфазной мостовой несим­

но вместо одной содержит две выходные обмотки. Переменное на­ пряжение на трансформаторы, питающие СФУ, поступает с клемм 13—15. Элементы защиты сосредоточены в блоке защиты БЗ. Кроме того, схема содержит блок термоконтроля БТ. Схемы бло­ ков БС, БВ, БЗ, БТ, а также пульта управления ДПУ приведены на рис. 3.8.

Стабилизация выпрямленного тока осуществляется путем регу­ лирования выпрямленного напряжения вследствие изменения угла включения тиристоров выпрямительного блока. Сигнал, воздейст­ вующий на СФУ при отклонении выпрямленного тока от заданного значения, формируется в цепи отрицательной обратной связи с по­ мощью датчика тока ДТ. Датчик тока представляет собой дрос­ сель насыщения, обмотка управления которого включена в цепь выпрямленного тока агрегата. Нагрузкой дросселя насыщения яв­ ляются резисторы R22, R23, расположенные в блоке сравнения. Напряжение, снимаемое с резистора R22, сравнивается с опорным напряжением на стабилитронах СтЗ, Ст4. Разность этих напряже­ ний усиливается транзисторами Т4, ТЗ и подается в блоки форми­ рования импульсов в качестве управляющего напряжения (точки 20—21 соединены с резисторами в БИ, обозначенными на рис. 3.4 RIO). При отклонении выпрямленного тока от установочного зна­ чения СФУ в соответствии с поступившим сигналом изменяет угол включения а так, чтобы выпрямленный ток оставался неизменным. Таким образом, угол включения определяется величиной напряже­ ния, снимаемого с датчика тока.

71

Рис. 3.8. Схема системы управления агрегата ВАКЭЛ-63-l 15M.

72

При включении агрегата замыкаются клеммы 22—23 в блоке БВ, напряжение с выхода моста D4—D7 через резисторы R2—R4 поступает на тиристоры выключателя В7—В12; преобразователь запускается при токе /<г = 300 А.

Защита преобразователя от токов короткого замыкания и не­ доступных перегрузок осуществляется с помощью блока БЗ и трансформаторов тока Тр2. Основным элементом блока является блокинг-генератор, выполненный на транзисторе 77. Потенциал базы транзистора складывается из положительного опорного на­ пряжения, снимаемого с выхода моста D8—Dil, и отрицательного напряжения, поступающего со вторичных обмоток трансформато­ ров тока Тр2 (клеммы 10, 12). В нормальных режимах работы агрегата первое напряжение превосходит последнее; транзистор находится в закрытом состоянии. При чрезмерном возрастании потребляемого тока вследствие увеличения напряжения на клем­ мах 10—12 и превышения им опорного транзистор 77 начинает генерировать импульсы. С выходной обмотки импульсного транс­ форматора Тр4 импульсы поступают в цепь управляющего элект­ рода тиристора D3, который включается и шунтирует выпрями­ тельный мост D4—D7, снимая тем самым напряжение с управ­ ляющих электродов тиристоров бесконтактного выключателя. Тиристоры закрываются, отключая преобразователь.

Блок термоконтроля БТ осуществляет защиту агрегата от пре­ кращения циркуляции жидкости в системе охлаждения. Мост R16—R19 реагирует на повышение температуры, что в конечном счете также приводит к срабатыванию блокинг-генератора в бло­ ке БЗ.

§ 3.4. Выпрямители для питания систем катодной защиты корпуса судна

Часть корпуса судна, находящаяся в морской воде, подверга­ ется электрохимической коррозии. Для устранения данного явле­ ния появляется необходимость компенсации коррозионных токов. Эта задача может быть решена путем создания отрицательного смещения потенциала корпуса судна относительно воды. Данный принцип лежит в основе катодной защиты корпуса судна.

Главные элементы системы катодной защиты — источник пи­ тания, защитные аноды с околоанодными экранами, устанавливае­ мые снаружи подводной части корпуса судна изолированно от него, и регулятор. Положительный полюс источника питания сое­ диняется с анодами, отрицательный — с корпусом судна. Протека­ ние защитного тока по контурам от положительного полюса источ­ ника через аноды, морскую воду и корпус судна к отрицательному полюсу и компенсирует коррозионные токи. Полезная мощность источника, таким образом, выделяется в пространстве между ано­ дами и корпусом.

Контроль потенциала корпуса судна осуществляется с по-

73

мощью электродов сравнения, устанавливаемых также изолирован­ но на наружной подводной части корпуса. Знание указанного по­ тенциала позволяет устанавливать основной критерий защиты — сдвиг потенциала от стационарного. Напряжение с электродов

разность потенциалов корпуса и воды на заданном уровне. Таким образом, рассматриваемое устройство представляет собой систему автоматического регулирования. Все известные системы автомати­ ческого регулирования катодной защиты являются системами ста­

напряжение судовой сети в ре­

тгулируемое постоянное, номи­ нальное значение которого со­ ставляет 24 В. Разработано

АСП205ВМТ. Потребляемая мощность составляет 5 и 8 кВА со­ ответственно. Преобразователи типов АСПЗОЗВМТ и АСП305ВМТ предназначены для работы от сети с напряжением 380 В частотой

В состав силовой части входят блок защиты и сигнализации БЗС, силовой трансформатор Тр, вентильный блок ВБ и сглаживающий дроссель СД. Питание с выхода преобразователя поступает на распределительный щит РЩ, к которому подключаются анодные узлы АУ. На распределительном щите размещены амперметр для измерения тока в цепях анодов, милливольтметр для измерения потенциала корпуса, пакетные выключатели для подключения ано­ дов к измерительному прибору, кнопочные элементы с универсаль­ ными пакетными переключателями для подключения электродов сравнения на РЩ или на щит дистанционного управления.

Сигнал, поступающий от электрода ЭС, сравнивается в измери-

74

тельном блоке МБ с заранее установленным эталонным напряже­ нием. Усиленный сигнал рассогласования, определяемый разностью этих двух напряжений, подается в систему фазового управления СФУ. Последняя изменяет угол включения тиристоров и, следова­ тельно, выходной ток так, чтобы разность между заданным и дейст­ вительным потенциальными корпуса стремилась к нулю.

Схема силовой части преобразователя типа АСП с выходной мощностью 5 кВт приведена на рис. 3.10. Преобразователь выпол­

трех каналов, каждый из которых управляет двумя тиристорами, включенными в фазы со сдвинутыми относительно друг друга на 180° напряжениями. На рис. 2.3 приведена схема первого канала,

лители типа ТУМ БК07-31-М. В систему СФУ входит трансформа­ тор Тр4 с трехфазной первичной обмоткой (рис. 3.10), двумя системами вторичных однофазных обмоток, используемых для син­ хронизации управляющих импульсов и формирования запираю­ щего потенциала. На рис. 2.3 показаны обмотки только для первого канала (al и а2). Трансформатор Тр4 включает также вторичную трехфазную обмотку, которая в сочетании с трехфазным мостом служит для питания цепей СФУ.

В преобразователях с выходной мощностью 5 кВт каждый им­ пульсный трансформатор СФУ имеет по две выходных цепи (на рис. 2.3 для трансформаторов Тр7 и Тр8 показано только по

75

одной такой цепи), что обусловлено параллельным соединением двух тиристоров в каждой фазе.

Преобразователи типа АСП обеспечивают изменение выход­ ного тока в пределах (0,1-—1) Idn- Требуемая величина защитного тока зависит от солености морской воды, состояния лакокрасоч­ ного покрытия корпуса судна, его скорости, осадки и ряда других факторов. Преобразователи позволяют устанавливать, контролиро­ вать и автоматически поддерживать заданную величину защитного потенциала относительно электрода сравнения с точностью + 15 мВ при входном сопротивлении измерительного блока не ниже Ю к О м . Наравне с автоматическим возможно ручное регулирование вели­ чины выходного тока.

Агрегаты имеют дистанционное управление. На щите дистанци­ онного управления и сигнализации размещены: милливольтметр для измерения потенциала корпуса судна; кнопочный пост для включения или отключения преобразователей; лампы, сигнализи­ рующие о наличии напряжения на преобразователе; лампы, сиг­

отклонения напряжения до ±10 % и частоты до ± 5 % от номиналь­ ных значений, кратковременные— напряжения от +13 до —25%

76

(с продолжительностью не более 5 с) и частоты до ± 6 % соответ­ ственно. Блок-схема преобразователя типа ПАК в основном анало­ гична схеме, приведенной на рис. 3.9, но имеются и существенные отличия.

В преобразователь входят блоки: силовой, управления, питания и измерительный. Силовой выполнен по однофазной нулевой схеме

срегулированием тиристорами

В преобразователях типов ПАК-1-125/24 и ПАК-2-125-/24 ис­ пользуются тиристоры типа ВКДУ-50 пятого и шестого классов соответственно, в преобразователях типов ПАК-1-208/24 и ПАК- 2-208/24 — тиристоры типа ВКДУ-150 также пятого и шестого классов. В качестве неуправляемых вентилей применяются диоды типа ВК2-200-2.

На рис. 3.12 приведена схема измерительного блока (ИБ). На клеммы 32—34 поступает переменное напряжение из блока пита-

77

пия, которое затем выпрямляется и создает на резисторе R46 ста­ билизированное (с помощью стабилитронов Стб—Ст9) эталонное напряжение. На этот же резистор с электрода сравнения подается потенциал корпуса судна. Сигнал рассогласования, определяемый разностью данных потенциалов, поступает на вход модулятора, выполненного на транзисторах Т10, Til. Модулятор работает в ключевом режиме и преобразует разностный потенциал в про­ порциональный ему переменный ток с частотой 100 Гц. Модулятор управляется импульсами, поступающими с выходных обмоток трансформатора Тр4 (клеммы 28—29).

Преобразованный сигнал рассогласования с усилителя пере­ менного тока (транзисторы Т12—Т14) попадает на транзисторный ключ (транзистор Т15), который пропускает только сигнал поло­ жительной полярности. Управление этим ключом осуществляется также с помощью импульсного напряжения трансформатора Тр4 (клеммы 30—31). С выхода ключа сигнал поступает в интегратор (транзисторы Т16, Т17), который преобразует его в регулируемое постоянное напряжение, являющееся управляющим для СФУ.

При минимальном сигнале транзистор Т16 закрыт, конденсатор С28 заряжен, а стабилитрон СтІО находится в пробитом состоя­ нии, в результате чего на базу транзистора Т17 подается напряже­ ние смещения с помощью делителя R69, R71, в силу чего 777 от­ крыт и конденсатор С29, с которого выходное напряжение посту­ пает в блок управления, разряжен. При максимальном сигнале напряжение на конденсаторе С28, полностью разряженном, дости­ гает напряжения пробоя стабилитрона СтІО и открывает транзи­ стор Т17 лишь к концу полупериода. В этом случае конденсатор С29 заряжен до 8 В и в блок БУ поступает максимальное управ­ ляющее напряжение. При промежуточных величинах сигнала рас­ согласования стабилитрон пробивается внутри рассмотренного диапазона, а величина управляющего напряжения изменяется, следовательно, от нуля до 8 В.

Конденсатор СЮ разряжается до напряжения, определяемого вы­ ходным сигналом измерительного блока. Заряд его начинается уже не с нуля, а с величины этого напряжения. Чем выше напря­ жение управления, тем быстрее напряжение конденсатора достиг­ нет значения, равного 8 В. Следовательно, с изменением величины выходного напряжения ИБ регулируется момент пробоя стабили­

Транзисторные ключи Т6, Т7 управляются напряжением транс­ форматора ТрЗ (рис. 3.11), расположенного в блоке питания и подключенном параллельно тиристорам В1, В2.

На рис. 3.13 приведена схема блока питания (за исключением схемы трансформатора ТрЗ) с элементами местного и дистанцион­ ного управления и сигнализации (БП).

79