97. Выпрямители с воздушным принудительным охлаждением

Выпрямитель УВКЭ-1 (установка выпрямительная на кремниевых диодах, типоразмер 1) является первым полупроводниковым выпрямителем для установки внутри помещений; номинальное выпрямленное напряжение 3000 В, наибольшее допустимое — 4000 В, номинальный ток 3000 А; допустимая перегрузка по току: 25% в течение 15 мин, 50% —2 мин, 100% — 10 с; расчетный к. п. д, не менее 98%. Выпрямитель состоит из шести шкафов — фаз, устанавливаемых па вентиляционном коробе. Каждая фаза состоит из пяти параллельно соединенных ветвей, в каждой ветви включено последовательно по 24 диода типа В-200. Скорость охлаждающего потока воздуха между ребрами охладителей — не менее 10 м/с. Схема выпрямления — «две обратные звезды с уравнительным реактором». Основной недостаток — большие габариты и большой расход электроэнергии на охлаждение.

Выпрямитель ПВЭ-3 изготовляют на лавинных диодах ВЛ-200; он предназначен для работы в закрытых отапливаемых и неотапливаемых помещениях. По сравнению с УВКЭ-1 выпрямитель ПВЭ-3 имеет следующие преимущества: в 2,2 раза меньше занимаемая площадь, приблизительно в 2 раза меньше масса, вследствие чего в 2 раза больше удельная мощность, снимаемая с единицы массы; в 4—5 раз меньше расход на собственные нужды (охлаждение), что в среднем дает годовую экономию электроэнергии от внедрения одного выпрямителя ПВЭ-3 порядка 70—90 тыс. кВт-ч. Выпрямитель ПВЭ-3 рассчитан на номинальное выпрямленное напряжение 3300 В и наибольшее допустимое 4000 В; номинальный ток 3000 А и наибольший допустимый 4500 А; скорость воздушного потока между ребрами охладителей не менее 10 м/с; к. п. д. не менее 99%; коэффициент мощности не менее 0,9. При длительном режиме работы ПВЭ-3 должен выдерживать перегрузки: 25% в течение 15 мин 1 раз в интервале 2 ч; 50% в течение 2 мин 1 раз в интервале 1 ч; 100% в течение 10 с 1 раз в интервале 2 мин. При этом за время работы преобразователя в режиме перегрузки среднее квадратичное значение тока за любые 30 мин (время усреднения) не должно превышать номинальный ток выпрямителя, а если в течение этих 30 мин происходит 100%-ная перегрузка, то время усреднения должно быть 5 мин.

Группа-фаза выпрямителя, которую на схемах изображают условно как один диод, состоит из пяти параллельно соединенных ветвей (рис. 215); в каждой ветви включено последовательно но 18 лавинных диодов ВЛ-200-8. Для удобства монтажа и осмотра в эксплуатации каждая фаза выполнена из шести блоков, имеющих по 15 диодов, соединенных по пять параллельно и по три последовательно. Для равномерного распределения тока между параллельными ветвями диоды подбирают так, чтобы их прямые падения напряжения отличались незначительно. При расхождении падений напряжений токи в параллельных ветвях делятся неравномерно. На ветвь с меньшим падением напряжения приходится больший ток, и наоборот.

Резисторы R,п совместно с Rc обеспечивают работу сигнализации о пробое одного или нескольких параллельно включенных диодов. Лампа Л, сигнализирующая о пробое диода, включена в диагональ моста, состоящего из резисторов /?ш1, /?ш2 и диодов Д1 и Д6. При исправном состоянии диодов падения напряжения на них и на резисторах одинаковы, на лампе нет разности потенциалов и она не горит. При'пробое, например, диода Д6 баланс резисторно-вентильного мо-348

ста нарушается и лампа Л загорается. Резисторы Ra обеспечивают образование моста для всех параллельно соединенных диодов соответствующего ряда. Лампа Л загорится и в случае пробоя диода Д10. При нарушении контакта или неисправном состоянии Rc сигнализации о пробое диодов Д7—Д10 не будет. Выпрямитель может работать при горении одной сигнальной лампы (предупредительный сигнал). При горении двух или более сигнальных ламп (аварийный режим) преобразовательный агрегат должен быть немедленно отключен.

Шкафы выпрямителя ПВЭ-3 выполнены закрытого типа. По устройству каркаса, количеству н расположению блоков с диодами и элементами сигнализации, устройству воздушного капала и подсоединению воздуховодов они аналогичны друг другу. Различие заключается в том, что шкаф 7 (рис. 216) имеет шесть анодных выводов 2, к которым подключаются токоведущие части 1, соединяющие выпрямитель с трансформатором, а шкаф 7' имеет два катодных вывода 9, которые шиной 8 соединены с положительной шиной РУ-3,3 кВ. Все диоды с охладителями, лампы сигнализации 3 и резисторы Rr, и Rm размещены на 36 блоках (по 18 блоков в каждом шкафу, но 9 блоков на одной стороне шкафа). В группе-фазе имеется шесть блоков, из которых первые три (4, 5, в на рис. 216) расположены с одной стороны шкафа, а три других — с противоположной стороны. Каждый блок, состоящий из 15 диодов, соединенных но пять параллельно и по три последовательно, закреплен в шкафу болтами и легко снимается для замены охладителей, чистки и контроля воздушного канала. Обслуживание шкаг|х>в вы-

Рис. 217. Установка вентилятора охлаждения с торца (а) и с фасада (б) выпрямителя

прямителя двустороннее через открывающиеся двустворчатые двери с окнами, через стекла которых ведется наблюдение за сигнальными лампами. Двери запираются с помощью механических замков, заблокированных электромагнитными замками. Каждый шкаф имеет свой воздушный канал, ограниченный с двух сторон блоками с диодами, а с боков — боковыми пластинами. Направление воздушного потока принудительного охлаждения — сверху вниз. Внизу воздушные каналы заканчиваются фланцами (см. рис. 216), к которым присоединен общий воздуховод 11, расположенный в подставке 10. В канале общего воздуховода устанавливаются ветровые реле, контролирующие скорость воздушного потока и дающие сигнал на отключение преобразовательного агрегата в случае исчезновения или уменьшения скорости ветрового потока ниже установленной нормы — 10 м/с.

Система охлаждения ПВЭ-3 работает следующим образом. Охлаждающий воздух всасывается через отверстия, расположенные в крышках шкафов 13 и 14 (рис. 217), и, проходя по вентиляционным каналам шкафов, разделенных гетинаксовой перегородкой 4, охлаждает диоды 12. Вентилятором 2, снабженным двигателем 3 (мощностью 2,8 кВт и скоростью вращения 1440 об/мин), теплый воздух через вентиляционную трубу 1 выбрасывается или наружу (летом) или внутрь здания (зимой). В воздуховоде 11 показано упрощенно расположение ветровых реле, каждое из которых состоит из прямоугольной пластины .4, противовеса 8, замыкающих 9 и размыкающих 6 контактов. При отсутствии воздушного потока пластина 5 поднята вверх, а груз 8 опущен до упора 7, замкнуты контакты б и разомкнуты 9. Когда появляется воздушный поток со скоростью не менее 10 м/с, создается давление на пластину 5, которая, преодолевая противовес груза 8, занимает юризонтальное положение. Контакты б размыкаются, а //замыкаются, давая разрешение на включение преобразовательного агрегата.

Существуют два варианта установки вентилятора охлаждения 2 в зависимости от местных условии: с торца (рис. 217, а) и с фасада (рис. 217, б).

Шкаф RC (рис. 218), поставляемый комплектно с выпрямителями УВКЭ-1 и Г1ВЭ-3, предназначен для защиты диодов ог перенапряжений, возникающих в вентильных обмотках преобразовательных трансформаторов при включении и отключении из работы. Известно, что всякое изменение тока в цепи, содержащей индуктивность (обмотки трансформатора), вызывает образование э. д. с. самоиндукции, во много раз превышающей обратное напряжение диодов. Резисторно-конденсаторные коптуры RC представляют собой шунтирующие устройства по отношению к выпрямителю, которые снижают скорость нарастания обратного напряжения, прикладываемого к диодам, и уменьшают перенапряжения, появляющиеся при отключениях неиагружениого преобразовательного трансформатора. Каждая цепочка RC подключена (рис. 218, б) к выводам двух противофазных обмоток трансформатора, расположенных па одном стержне. Обмотки трансформаторов а1— a4t ЬЗ—Ь6 и с2—с5 и соответствующие цени RC представляют собой коле-бательные контуры, в которых электромагнитная энергия обмоток трансформатора преобразуется в электрическую энергию конденсаторов С, а затем наоборот. Резисторы R предназначены для ограничения токов в конденсаторах и усиления затухания амплитуды напряжения в колебательном контуре. Разрез шкафа RC приведен па рис. 218, а, где 1— металлический сварной шкаф; 2 — предохранители ПК-6/30 для защиты конденсаторов 4\ 3 — разъединиель; 5 — резисторы.