- •Электрооборудование промышленности.
- •Введение
- •1. Основные характеристики и схемы выпрямительных агрегатов
- •1.1. Общие сведения
- •1.2.Элементная база преобразователей электрической энергии
- •1.3. Схемы преобразования
- •1.4. Выпрямительные агрегаты для электролизных установок
- •1.5. Выпрямительные агрегаты для электропечей и электрохимических установок
- •1.6. Выпрямительные комплекты подстанции для цеховых сетей постоянного тока
- •1.7. Тяговые подстанции промышленного электрифицированного транспорта
- •Классификация тяговых подстанций промышленного транспорта
- •1.8. Выпрямительные комплекты для электроприводов прокатных станов и станков
- •1.9. Выпрямители для сварочных агрегатов и электростатических промышленных установок
- •Технические данные источников сварочного тока
- •1.10. Выпрямители средств связи и бытовых приборов
- •Контрольные вопросы
- •2. Неуправляемые выпрямители
- •2.1. Структурная схема
- •2.2. Классификация выпрямителей
- •2.3. Элементы выпрямителей
- •2.4. Эквивалентные схемы выпрямителей
- •2.5. Методика анализа выпрямительных схем
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.6. Выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой
- •2.7. Выпрямители с активно-ёмкостной нагрузкой
- •Контрольные вопросы и задачи
- •2.8. Эффект коммутации в выпрямителях
- •Контрольные вопросы и задача
- •3. Управляемые выпрямители
- •3.1. Тиристоры в управляемых выпрямителях
- •3.2. Структурная схема и принцип действия управляемого выпрямителя
- •3.3. Управляемые выпрямители при работе на активную нагрузку
- •3.4. Управляемые однотактные выпрямители с активно-индуктивной нагрузкой
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3.5. Управляемые двухтактные выпрямители
- •Контрольные вопросы и задачи
- •3.6. Повышение коэффициента мощности управляемых выпрямителей
- •Контрольные вопросы и задача.
- •3.7. Системы управления выпрямителями
- •4. Преобразовательный трансформатор
- •4.1. Номинальная и типовая мощность
- •4.2. Особенности работы трансформаторов в выпрямительных агрегатах
- •4.3. Высшие гармонические составляющие тока и напряжения
- •4.4. Управление выпрямителем со стороны вентильных обмоток трансформатора
- •4.5. Трансформаторы для выпрямительных агрегатов электролизных установок
- •4.6. Трансформаторы выпрямительных агрегатов для электропечей и цеховых сетей постоянного тока
- •4.7. Трансформаторы для сварочных агрегатов Общие сведения
- •Трансформаторы с подвижными обмотками
- •Элементы расчёта сварочного трансформатора
- •Контрольные вопросы и задача
- •5. Моделирование выпрямителей
- •Примеры моделирования
- •Боте на активную нагрузку и осциллограммы сигналов при указанных на схеме параметрах элементов приведены на рис. 5.1а, б. Всхеме использована модель диода со следующими значениями параметров:
- •6. Преобразователи частоты
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Двухзвенный пч с автономным инвертором напряжения
- •Контрольные вопросы и задача
- •7. Задания по дисциплине «электрооборудование промышленности»
- •7.1. Домашние задания
- •Задание №1
- •Задание №2
- •Задание №3
- •Задание №4
- •Задание №5
- •Коэффициент трансформации (Primary-to-secondaryturnsratio) установить из отношенияU1/e2(для однофазного выпрямителя со средней точкой из отношенияU1/2e2).
- •Числовые варианты к домашним заданиям
- •7.2. Курсовая работа
- •Задание №1
- •Порядок расчета ув
- •Задание № 2
- •Числовые данные к курсовой работе
- •Приложения п1. Краткий перечень терминов и определений, используемых в преобразовательной технике
- •П 2. Параметры силовых полупроводниковых приборов, преобразовательных трансформаторов, реакторов
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •1.3.Схемы преобразования 7
Приложения п1. Краткий перечень терминов и определений, используемых в преобразовательной технике
Биполярный прибор ─ электронный прибор, работа которого зависит от перемещения как дырок, так и электронов [IEEE Std 100-1992].
Биполярный транзистор ─ транзистор с тремя чередующимися областями электронного (n-) или дырочного (p-) типа проводимости, образующих два (p-n) перехода, в которых протекание рабочего тока обусловлено носителями обоих знаков (электронами и дырками). Различают б.т. p-n-p и n-p-n типа.
Биполярный транзистор с изолированным затвором (Insulated Gate-Bipolar-Transistor, IGBT) ─ биполярный транзистор, управляемый структурой металл ─ оксид ─ полупроводник.
Блок-схема ─ схема (чертеж, компоновка, топология) системы генерации, передачи, распределения и преобразования электрической энергии или ее части, в которой отдельные электрические, электромагнитные устройства и приборы указаны в виде условных знаков или элементов электрической цепи.
Ведомый (зависимый ) инвертор ─ преобразователь постоянного (переменного) тока, в котором периодический переход тока с одного вентиля на другой (коммутация тока) осуществляется под действием переменного напряжения внешнего источника.
Вентиль полупроводниковый ─ вентиль, в котором в качестве переключающих элементов используются полупроводниковые приборы.
Вентильный модуль ─ отдельная конструкция, состоящая из одного или нескольких вентильных приборов с его (их) креплениями [МЭС 551-03-11].
Вентильный преобразователь ─ устройство для преобразования электрического тока (напряжения, частоты) с помощью электрических вентилей.
Время включения полупроводникового прибора ─ интервал времени от момента подачи включающего импульса до момента, когда ток коллектора, или ток стока, или ток анода достигает 90% максимального значения (может нормироваться и другое значение) [ГОСТ 2003-74, ЩСТ 110403-87, ГОСТ 19095-73].
Время задержки включения ─ интервал времени между 10%-ным значением амплитуды переднего фронта входного импульса (напряжения на затворе в случае полевых и биполярных транзисторов с изолированным затвором, или тока базы в случае биполярного транзистора, или тока управляющего электрода тиристора) и 10%-ным значением тока коллектора, лиьо тока стока, либо тока анода [ГОСТ 19095-73, ГОСТ 20003-74].
Время нарастания ─ интервал времени между 10 и 90%-ными значениями амплитуды тока коллектора биполярных транзисторов , лиьо тока стока полевых транзисторов, либо тока анода тиристора при их включении [ГОСТ 19095 -73, ГОСТ 20003-74].
Время спада ─ интервал времени между моментами спада выходного импульса от значения, соответствующего 90% его амплитуды, до значения, соответствующего 10% его амплитуды [ГОСТ 20003-74].
Входная характеристика ─ зависимость выходного напряжения преобразователя от входного напряжения.
Выпрямитель ─ преобразователь переменного тока в постоянный [МЭС 551-12-07]. В зависимости от числа преобразующих звеньев выпрямители подразделяются на прямые (без промежуточных звеньев) и непрямые.
Выпрямитель двухполупериодный ─ выпрямитель, преобразующий энергию в течение всего периода питающего напряжения.
Выпрямитель однофазный ─ выпрямитель, питающийся от однофазной сети переменного тока.
Выпрямитель трехфазный ─ выпрямитель, питающийся от трехфазной сети переменного тока.
Выпрямитель управляемый тиристорный ─ выпрямитель, в котором регулирование выходного напряжения осуществляется посредством изменения угла управления тиристорами.
Выпрямительный блок ─ набор последовательно соединенных между собой полупроводниковых диодов, заключенных в единый корпус.
Выпрямительный полупроводниковый диод ─ полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока [ГОСТ 15133-77] и используемый в цепях с частотой 50─60 Гц.
Выпрямление ─ преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока [МЭС 551-11-06].
Двухзвенный преобразователь переменного тока ─ преобразователь, в котором энергия переменного тока с одними параметрами преобразуется в энергию постоянного тока (первое звено), а затем в переменный1 ток с другими параметрами (второе звено).
Динамическое сопротивление в открытом состоянии ─ значение сопротивления, определяемое по наклону прямой, аппроксимирующей характеристику открытого состояния тиристора или диода [ГОСТ 20332-84].
Диод ─ двухэлектродный электронный прибор, обладающий резко отличающейся проводимостью в зависимости от полярности приложенного напряжения.
Диод Шоттки ─ полупроводниковый диод, выпрямительные свойства которого основаны на взаимодействии металла и обедненного слоя полупроводника.
Драйвер силового управляемого ключа ─ схема, формирующая сигнал, подаваемый на управляющий электрод (затвор, базу) управляемого ключа (вентиля), и обеспечивающий его включение (выключение).
Запираемый тиристор ─ тиристор, который может быть переключен из открытого состояния в закрытое и наоборот путем подачи на управляющий электрод сигналов соответствующей полярности [ГОСТ 15133 -77].
Затвор ─ электрод полевого транзистора и биполярного транзистора с изолированным затвором, на который подается электрический управляющий сигнал.
Излучающий диод ─ проводниковый диод, содержащий полупроводниковый переход (электронно-дырочный или контакт металл-полупроводник), в котором при прохождении электрического тока генерируется оптическое излучение в инфракрасной, видимой (светодиод) или ультрафиолетовой области спектра.
Импульсное повторяющееся напряжение ─ наибольшее значение повторяющегося обратного или прямого (параметр прямого напряжения существует только для тиристоров, а обратного ─ для тиристоров и диодов) напряжения, прикладываемого к диоду или тиристору [20332-84].
Инвертирование ─ преобразование энергии постоянного тока в энергию переменного тока [МЭС 551-11-87].
Инвертор ─ преобразователь постоянного тока в переменный [МЭС 551-12-10].
Инвертор напряжения ─ инвертор, питаемый от цепи постоянного тока с преобладающими свойствами (характеристиками) источника напряжения [МЭС 551-12-11].
Инвертор тока ─ инвертор, питаемый от цепи постоянного тока с преобладающими свойствами источника тока [МЭС 551-12-12].
Интеллектуальная силовая интегральная схема ─ силовая интегральная схема, содержащая силовые полупроводниковые приборы, обеспечивающие переключение электрических цепей, и устройства, выполняющие логические операции и обеспечивающие определенные режимы работы нагрузок.
Катод ─ электрод различных электрических и электронных приборов и устройств (вакуумных, газоразрядных, полупроводниковых, гальванических элементов и т.д.), характеризующийся тем, что электрический ток во внешней цепи направлен от него. В электронных приборах служит источником электронов.
Коммутация ─ в электронных силовых преобразователях переход тока с одного проводящего электрического вентиля на следующий вентиль без прерывания тока в течение конечного временного интервала ─ интервала коммутации, на протяжении которого в проводящем состоянии одновременно находятся оба вентиля [МЭС 551-16-01].
Коэффициент амплитуды ─ отношение максимального значения (амплитуды) несинусоидальной величины (тока, напряжения) к его действующему значению.
Коэффициент выпрямления ─ отношение выходной мощности постоянного тока выпрямителя к мощности основной гармоники переменного тока на входе [МЭС 551-17-11].
Коэффициент гармоник (искажения) ─ отношение действующего значения всех высших гармоник к основной гармонике периодической функции переменного тока [МЭС 551-17-06].
Коэффициент инвертирования ─ отношение мощности основной гармоники переменного тока на выходе инвертора к мощности цепи постоянного тока [МЭС 551-17-12].
Коэффициент мощности ─ отношение активной мощности к полной мощности, составляющими которой являются активная, реактивная и мощность искажения.
Коэффициент пульсаций постоянного тока ─ отношение половины разности между максимальным и минимальным значениями пульсирующего тока к среднему значению этого тока [МЭС 551-17-29].
Коэффициент формы постоянного тока ─ отношение действующего значения постоянного тока к его среднему значению.
Мостовая схема ─ схема, в которой главные плечи соединены последовательно по два с одним направлением проводимости и узлы их соединения являются выводами фаз переменного тока, а наружные выводы одинаковой полярности соединяются вместе и являются выводами постоянного тока [МЭС 551-15-14].
Мощность искажения ─ величина, определяемая как корень квадратный из разности квадратов полной мощности и суммы квадратов активной т реактивной мощностей.
Обратный диод ─ диод, используемый в комплекте с полностью управляемым вентильным прибором и обеспечивающий протекание тока, вызванного индуктивной составляющей нагрузки, при выключенном полностью управляемом приборе. Может быть интегрирован с ним в общий корпус либо выполнен как отдельный элемент.
Охладитель полупроводниковых приборов ─ устройство, предназначенное для отвода тепла и обеспечения теплового режима полупроводникового прибора как при естественном, так и при принудительном охлаждении.
Преобразование ─ изменение параметров электроэнергии с помощью силовых полупроводниковых приборов без существенных потерь мощности.
Преобразователь частоты ─ полупроводниковый преобразователь, предназначенный для преобразования тока одной частоты в ток другой частоты с возможным изменением напряжения и числа фаз [МЭС 551-12-22].
Пульсации напряжения (на стороне постоянного тока) ─ переменная составляющая напряжения на стороне постоянного тока.
Снаббер ─ вспомогательная цепь формирования траектории переключения электронного прибора в динамических режимах в целях уменьшения перенапряжений, снижения скорости нарастания тока или напряжения, уменьшения коммутационных потерь и др. [МЭС 551-14-17].
Тепловое сопротивление ─ параметр теплопроводящей системы, характеризующий способность проводить тепло от одного элемента системы к другому, численно определяемый как отношение разницы температур между этими элементами к мощности теплового потока, проходящего через них.
Типовая мощность трансформатора ─ полусумма мощностей всех частей обмоток трансформатора [ГОСТ 16110-82].
Тиристор ─ силовой полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или более p-n- перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот [ГОСТ 15133-77].
Угол коммутации ─ интервал коммутации, выраженный в уговых единицах измерения [МЭС 551-16-05].
Угол опережения импульсов управления ─ время, выраженное в угловых единицах измерения, на которое импульс управления опережает момент начала отсчета, за который в преобразователях принимается момент прохождения через нуль коммутирующего напряжения [МЭС 551-15-33].
Угол управления ─ время, выраженное в угловой мере, на которое задерживается импульс управления относительно момента начала отсчета при фазовом управлении, за который в преобразователях с коммутацией за счет нагрузки принимается момент прохождения через нуль коммутирующего напряжения [МЭС 551-15-33].
Фазовое управление ─ способ управления, основанный на изменении момента подачи (фазы) управляющего сигнала на вентиль преобразователя относительно фазы напряжения сети переменного тока выпрямителя, ведомого инвертора, непосредственного преобразователя частоты.
Широтно-импульсное управление ─ импульсное управление посредством изменения длительности импульсов при постоянной частоте их следования [МЭС 551-16-28].
Электронный преобразователь ─ устройство для преобразования параметров электрической энергии, содержащее один или несколько вентильных приборов, а также при необходимости фильтры и вспомогательные устройства [МЭС 551-12-01].
