Ispravljačke jedinice za vučne podstanice

Poluvodički ispravljač, ovisno o usvojenom ispravljačkom krugu i spojnom krugu energetskog transformatora, može se uključiti u mosni ili neutralni krug.

Ispravljačke jedinice za vučne podstanice gradskog električnog transporta VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N i VAK-3000/600-N. Oznake tipova jedinica dešifriraju se na sljedeći način: ispravljač sa silicijskim ispravljačem ventila, za nazivnu ispravljenu struju 1000, 2000 ili 3000 A, nazivni ispravljeni napon 600 V, koji radi u skladu s nultim krugom.

Jedinica se sastoji od energetskog transformatora, ispravljača, upravljačkog ormara, zaštitnih ormara ili panela i katodne sklopke velike brzine.

Ispravljači prema tipovima ispravljača označavaju se kao BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N i BVK-3000/600-N, što znači: silikonski ispravljač za nazivnu ispravljenu struju 1000, 2000 ili 3000 A, nazivni ispravljeni napon 600 V radi na neutralnom krugu.

Svaka faza ili krak ispravljačke jedinice sastoji se od paralelno i serijski spojenih ventila.

Paralelni spoj ventila koristi se kada je nazivna struja faze ili kraka veća od nazivne struje pojedinačnih ventila.

Serijski spoj ventila služi za osiguranje dielektrične čvrstoće faze ili kraka u nevodljivom dijelu perioda kada je na fazu doveden reverzni napon.

Broj paralelno spojenih ventila u fazi ili kraku n1 određuje se na temelju toga da struja faze ili kraka Ia ispravljača mora biti manja od ukupne nazivne struje paralelno spojenih ventila.

gdje Ki — faktor sigurnosne struje uzet jednak 1,35-1,8.

Kada su ventili spojeni paralelno, struja između njih je neravnomjerno raspoređena, što dovodi do pregrijavanja i bržeg kvara visokostrujnih ventila i nedovoljnog iskorištenja strujnih ventila. Neravnomjerna raspodjela struje između paralelno spojenih ventila posljedica je činjenice da se ventili u praksi nešto razlikuju jedni od drugih u izravnim granama strujno-naponskih karakteristika i toplinskih otpora.

Za izjednačavanje struje između paralelno spojenih ventila mogu se koristiti omski otpori spojeni u seriju s ventilima ili induktivni djelitelji struje.

Riža. 1. Dijagram induktivnog razdjelnika struje za dva ventila spojena paralelno: If — fazna struja, I2v, I1v — struja ventila

Riža. 2. Shema induktivnog razdjelnika struje za tri paralelno spojena ventila

Ohmski otpori spojeni u seriju s ventilima rijetko se koriste zbog pojave dodatnih gubitaka i smanjenja učinkovitosti ispravljača.

U instalacijama velike snage obično se koriste induktivni razdjelnici struje.

Na sl.Slika 1 prikazuje dijagram induktivnog razdjelnika struje za dva paralelno spojena ventila. Separator se sastoji od čelične jezgre na koju su namotane dvije identične zavojnice, spojene na način da su magnetski tokovi koje one stvaraju suprotnog smjera.

Uz strujnu nejednakost u paralelnim granama, u jezgri se javlja nastali magnetski tok koji stvara dodatni pad napona u namotu s manjom strujom.Time se postiže izjednačavanje struje u namotima iu paralelno spojenim ventilima. Za izjednačavanje struje u paralelnim ventilima potrebna je mala količina e. pa se namoti razdjelnika sastoje od malog broja zavoja.

Na sl. Slika 2 prikazuje dijagram induktivnog razdjelnika struje za tri paralelno spojena ventila. Razdjelnik se sastoji od troprutne magnetske jezgre s dvije zavojnice na svakoj traci. Svaki od paralelno spojenih ventila spojen je na fazu preko dvije serijski spojene zavojnice smještene na različitim šipkama. Kako struja raste u jednoj paralelnoj grani, inducira se dodatni e. itd. v. u druge dvije grane, čime se izjednačava struja u namotima razdjelnika i ventila.

Razdjelnici su izvedeni na isti način s većim brojem paralelno spojenih vrata. Broj ventila spojenih u seriju u svakom kraku ili fazi odabran je tako da je ukupni nazivni povratni napon svih ventila spojenih u seriju veći od maksimalnog povratnog napona primijenjenog na krak ili fazu s odabranim krugom korekcije (most ili nula)

gdje je Σrev.vent zbroj nominalnih reverznih serijski spojenih ventila, max je maksimalni reverzni napon po fazi ili kraku za dani krug ispravljača, Ki je faktor sigurnosti napona koji se uzima kao jednak 1,45-1,8.

Stoga će broj vrata spojenih u seriju n2

Broj serijski spojenih lavinskih ventila je jednak

Da bi se osigurala ravnomjerna raspodjela reverznog napona između serijski spojenih ventila, na ventile je paralelno spojen lanac serijski spojenih otpornika RŠ, jednakih otpora, koji služe kao razdjelnik napona. Vrijednost otpora ranžirnih otpornika RŠ odabire se ovisno o klasi i broju serijski spojenih ventila u rasponu od 1,5-5 kΩ.

Neravnomjernost raspodjele struje duž paralelnih grana faze ili kraka ne bi smjela prelaziti ± 5% prosječne izmjerene struje u paralelnoj grani, a pri struji opterećenja iznad 100% nazivnog načina struja kratkog spoja trebala bi ne prelazi ± 10%. Nejednolika raspodjela povratnog napona u ventilima ne smije premašiti ± 10% prosječnog radnog povratnog napona primijenjenog na ventil.

Na sl. 3 prikazuje dijagram spajanja jedne faze ispravljačke jedinice BVK-1000/600-N.

BVK ispravljači s nelavinskim ventilima tvornički su izrađeni s AC ormarićima za zaštitu od prenapona i uklonjenim stranama pod naponom.

Zaštita od prenapona na AC strani ovih ispravljača sastoji se od kondenzatora C1 i otpornika R1 spojenih u zvijezdu ili trokut koji su spojeni na faze sekundarnog namota transformatora (slika 4).

Riža. 3.Dijagram spajanja jedne faze BBK-1000/600-N

Riža. 4. Shema bloka ispravljača VAK sa zaštitom od prenapona

Za ovu zaštitu koriste se kondenzatori KM-2-3,15 kapaciteta 7,5-8 mikrofarada, otpornici PE-150 snage 150 W i otpora 5 ohma, te osigurači PK-3 s osiguračem od 7,5 ampera.

Zaštitu od sklopnih prenapona na strani ispravljene struje osiguravaju dva paralelno spojena kondenzatora C2 IM-5-150, kapaciteta 150 mikrofarada. S njima su serijski spojena dva otpornika R2 od 5 ohma. Kondenzatori s otpornicima spojeni su između pozitivnog i negativnog pola ispravljačke jedinice preko osigurača PK-3 s osiguračem od 50 A.

Riža. 5. Strujni krug zaštite od prenapona na strani namota ventila transformatora i ispravljena struja

Prenapon u sabirnicama istosmjernog rasklopnog uređaja, kada brza sklopka isključuje struje kratkog spoja na liniji, ne prelazi 2 kV, tj. ne prelazi dielektričnu čvrstoću serijskog kruga ventila. Ali na ventile mogu utjecati prenaponi koji proizlaze iz dodavanja prenapona kada se struje kratkog spoja u liniji isključe brzim sklopkama s prenaponima od sklopnih struja u samim ventilima.

Za zaštitu poluvodičkih ispravljača od prenapona preporučuje se sklop s odvodnicima i kondenzatorima (slika 5). Ograničivači RV1-00 postavljeni su na strani ventila transformatora, uključujući po jedan između svake faze i neutralnog ili negativnog terminala transformatora.S obzirom na to da se limiteri aktiviraju u vremenu od 2 do 20 μs, a prenaponi se javljaju u djelićima mikrosekunde, potrebno je paralelno s limiterima ugraditi kapacitete od 0,5 μF. Kapacitivnosti su spojene na zavojnice ventila preko PK-3 osigurača.

Na strani ispravljene struje između pozitivnog i negativnog pola uključeni su lavinski ventili s ukupnim lavinskim naponom od 900 — 1000 V. Ventili su spojeni na pozitivnu sabirnicu preko osigurača PC-3. Strukturno, ova zaštita je getinax ploča s osiguračem, dva lavinska ventila VL-200 i dva montirana otpornika. Ploča je ugrađena u kavez s katodnim prekidačem. Na sl. Slika 6 je dimenzionirani prikaz bočne ploče za zaštitu od prenapona ispravljene struje.

Radi zaštite od atmosferskog prenapona preporuča se ugradnja stezaljki na pozitivni (i trolejbusi i negativni) pol nadzemnog voda.

Zbog činjenice da lavinski ventili mogu kratkotrajno propuštati značajne struje u suprotnom smjeru, spojene paralelno s ventilima, krugovi RŠ i R — C ne mogu se ugraditi. Stoga blokovi ispravljača BVKL nemaju krugove R — C, što pojednostavljuje blok dijagram. Međutim, radi ispravnog rada, u blokovima ispravljača s lavinskim ventilima zadržan je i krug za nadzor stanja ventila kruga RSh.

Riža. 6. Ploča za zaštitu od prenapona na strani ispravljene struje: a — pogled sprijeda, b — pogled odozgo, 1 — otpornici, 2 — lavinski ventili, 3 — osigurač PK -3

Kontrola stanja ventila provodi se zadavanjem releja (mješalica) spojenih na središnje točke paralelnih grana ventila svake faze ili kraka, koji imaju isti potencijal (ili vrlo malu razliku potencijala zbog razlika) u karakteristikama ventila).

U slučaju kvara ventila na bilo kojem kraku paralelne grane ventila, zbog promjene otpora tog kraka, dolazi do potencijalne razlike između spojnih točaka blendera, koja je dovoljna da blender radi i zatvori Kontakti.

Kontakt mješalice zatvara strujni krug svakog sekundarnog namota transformatora TC signala, uzrokujući tako promjenu magnetskog toka u magnetskom krugu i aktivirajući zaštitni relej, koji zauzvrat zatvara strujni krug za signal ili za isključivanje ispravljačke jedinice. Transformator signala istovremeno izolira kontakte aparata za gašenje od strujnih krugova od 220 V.

Ploča kontrolnog ormarića pokraj mješalica prikazuje brojeve faznog i paralelnog kruga između kojih su mješalice spojene. Ispuštena zastavica na prigušivaču označava u kojem krugu treba tražiti greške.

Ispravljači su izrađeni u obliku okvirnih metalnih ormara s dvostrukim vratima, prednjim i stražnjim vratima te skidivim bočnim stijenkama. Unutar ormarića montirane su uklonjive ploče od izolacijskog materijala, na koje su pričvršćeni ventili s hladnjacima. Ventili jednog serijskog kruga pričvršćeni su na svaku ploču.

Kako bi se osigurala veća dielektrična čvrstoća ispravljačke jedinice, kako bi se smanjila mogućnost preklapanja između ventila ili njihovih hladnjaka zraka, ploče ventila u ormaru postavljene su tako da između njih postoji što manja razlika potencijala.

Unutar ormara s jedne strane nalaze se izmjenične sabirnice na koje su spojene paralelne ventilske grane preko strujnih razdjelnika. Dovod anodnih žica od transformatora do sabirnica može se izvršiti i odozdo i odozgo.S druge strane nalazi se katodna traka sa shuntom. Kućište ispravljača ugrađeno je tako da ga je moguće servisirati ne samo s prednje i stražnje strane, već i sa strane.

Ventilator je montiran na vrhu ormara, koji stvara protok rashladnog zraka odozdo prema gore. Na kućište ventilatora montiran je zračni relej koji kontrolira protok rashladnog zraka.