Как правило указанная аппаратура получает электропитание от промышленной сети в виде однофазного переменн.

Работа добавлена: 2018-07-06






Они составляют основу большинства маломощных вторичных источников питания и автоматики. Как правило, указанная аппаратура получает электропитание от промышленной сети в виде однофазного переменного тока со стандартными параметрами. В то же время многие функциональные узлы и элементы этой аппаратуры (релейная автоматика, полупроводниковые элементы, микродвигатели и др.) нуждаются в электропитании постоянным током. Преобразование напряжения переменного тока в постоянный осуществляется чаще всего встроенными в аппаратуру вторичными источниками питания, содержащими понижающие трансформаторы с требуемым числом вторичных обмоток и однофазными двухполупериодными выпрямителями. Обычно выпрямители малой мощности выполняются неуправляемыми (на диодах), а стабилизация их выходного напряжения осуществляется по входу или выходу регуляторами-стабилизаторами. Характерными значениями выходных напряжений таких выпрямителей являются 24; 12,5; 5 В при мощностях от долей до сотен ватт. Для аппаратуры с большей мощностью потребления рациональней становится электропитание от трехфазной сети переменного тока. Соответственно вторичные источники питания для такой аппаратуры выполняются на основе трехфазных выпрямителей. Экономически выгодной схемой выпрямления в этих случаях является трехфазная мостовая схема.

В области электропривода выпрямительные устройства на тиристорах широко используются для регулирования скорости двигателей постоянного тока за счет изменения напряжения на якоре двигателя или на обмотке возбуждения. Регулирование может быть осуществлено и сочетанием обоих способов. Управление реверсом осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя или на его обмотке возбуждения.   Изменение  полярности  производится контактным   или бесконтактным          способом.

В первом случае используют различного рода электромеханические переключатели и контакторы постоянного тока, а во втором — выпрямители с двумя комплектами тиристоров.

На рис. 6.1 представлена схема бесконтактного переключения полярности напряжения на якоре двигателя (реверсирования).

Большое распространение выпрямительные агрегаты для управления двигателями постоянного тока получили на транспорте. Выпрямительные агрегаты устанавливаются либо непосредственно на подвижном составе, либо на тяговых подстанциях железнодорожного и городского транспорта. Чаще всего используется трехфазная мостовая схема выпрямления. С подстанции напряжение постоянного тока подается в контактную сеть железной дороги, причем положительный полюс выпрямительного агрегата соединяется с - контактным проводом, а  отрицательный — с  рельсами.

При размещении выпрямительных агрегатов непосредственно на подвижном составе обычно к контактной сети подводится однофазное переменное напряжение, которое поступает на вход выпрямительных агрегатов. Последние выполняются в этом случае по однофазной мостовой схеме или по схеме со средней  точкой.

Следует отметить, что в целях повышения коэффициента мощности в выпрямителе для транспортного электропривода обычно используют комбинированный способ регулирования выходного напряжения: переключение отводов входного трансформатора с одновременным фазовым управлением (см. § 2.3).

Перспективной областью применения мощных выпрямителей являются линии передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения. Они обладают рядом преимуществ перед линиями переменного тока. Основным преимуществом является возможность передачи электроэнергии на большие расстояния, что технически трудно осуществимо на переменном токе. Выпрямители для линий электропередачи выполняются на основе тиристорных высоковольтных блоков. Эти блоки представляют собой набор последовательно-параллельно соединенных тиристоров, объединенных по секциям в отдельные модули. На основе таких модулей можно создавать выпрямители на напряжения  свыше   100 кВ  и токи свыше   1000 А.

Постоянный ток широко используется также в электрометаллургии и электрохимии для электролиза цветных металлов и различных химических элементов, управления технологическими процессами, электрической обработки металлов и др. Выпрямители, используемые в этих отраслях промышленности, обычно имеют широкий диапазон регулирования выходного напряжения с существенно различными номинальными значениями  от  нескольких   вольт до десятков   киловольт.

Например, для питания плазмотронов на предприятиях цветной металлургии и химической промышленности используются высоковольтные выпрямители с регулированием выходного напряжения от нуля до номинального значения, равного 8 кВ   или   14 кВ  в зависимости   от  типа   исполнения.

Для питания гальванических ванн используются выпрямители с напряжением от 3 до 12 В и номинальными токами от сотен до нескольких тысяч ампер. Спецификой выпрямительных агрегатов для гальванотехники является низкое значение выходного напряжения при больших токах. Поэтому они обычно  выполняются по схемам   со  средней  точкой.

Управляемые выпрямители находят широкое применение для питания  электросварочных агрегатов. Особенностью этих

выпрямителей является крутопадающий характер внешней характеристики (зависимости выходного напряжения от нагрузки). Кроме того, выпрямители для сварочных агрегатов должны обеспечивать регулирование выходных параметров в широком диапазоне, что позволяет поддерживать горение электрической дуги  в заданном  режиме.

При использовании мощных выпрямителей следует учитывать то, что они являются источниками высших гармоник тока в сеть и вызывают искажение сетевого напряжения. Особенно явно это проявляется при питании выпрямителя от первичного источника соизмеримой мощности. Кроме того, при глубоком регулировании угла управления а существенно ухудшается  коэффициент мощности со8(р   выпрямителя.

Наиболее эффективным способом устранения этих недостатков управляемых выпрямителей является использование схем с модуляцией на повышенной частоте первичных токов по синусоидальному закону с опережающим углом управления а. Для этого необходимо осуществлять принудительную коммутацию тиристоров. Перспективной элементной базой для реализации указанных   принципов  являются  запираемые тиристоры.

Выпрямительные агрегаты широко используются для питания систем возбуждения различных генераторов. Например, дня систем возбуждения турбогенераторов разработаны выпрямительные агрегаты на токи 3000 А и напряжения до 500 В с водяным охлаждением. Агрегаты выполнены на основе трехфазной   мостовой  схемы   выпрямления.

Использование электроэнергии на постоянном токе тесно связано с применением различных типов аккумуляторных батарей. Для заряда их при эксплуатации разработаны специальные выпрямительные агрегаты, именуемые обычно зарядными устройствами. Большинство типов этих устройств рассчитано на, работу со стабилизируемым постоянным током, значение которого плавно или дискретно устанавливается оператором.

Многие перспективные области техники связаны с применением импульсных накопительных устройств. Например, в лазерных установках используются накопители энергии, которая реализуется в форме мощных кратковременных импульсов. Заряд таких накопительных устройств осуществляется, как правило, от выпрямителей   различного схемотехнического   исполнения.

Очень широко используются выпрямители в качестве отдельных промежуточных звеньев других видов преобразователей, например преобразователей частоты, преобразователей постоянного тока в постоянный  и др.

Инверторы, ведомые сетью (зависимые), находят основное применение в системах электропередачи. Так, например, для передачи электроэнергии из одной энергосистемы в другую, обладающих значительным различием параметров; в частности но стабильности или номинальным значениям частот, используются так называемые вставки, представляющие собой высоковольтные выпрямительно-инверторные подстанции. На этих подстанциях переменное напряжение одной энергосистемы выпрямляется и в виде постоянного тока подается на зависимый инвертор, осуществляющий передачу электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока другой энергосистемы.

Обычно такие преобразователи являются реверсивными в том смысле, что каждый из них может работать как в выпрямительном, так и инверторном режимах, изменяя направление потока электроэнергии. При этом качество и частота переменного напряжения энергосистем могут существенно различаться.

Такие преобразователи используются в системах электропередачи   на   постоянном  токе.

Преобразователи, работающие как в выпрямительном, так и инверторном режимах, а в общем случае во всех четырех квадрантах (см. рис. 3.3), рационально использовать в технических системах, где имеет место изменение направления потока электроэнергии между источниками переменного и постоянного тока. Например, при подготовке аккумуляторных батарей обычно проводится зарядно-разрядный цикл (заряд — разряд —заряд) батареи. Для этой цели эффективно может быть использовано зарядно-разрядное устройство, в основе которого лежит схема преобразователя, работающего в выпрямительном и инверторном режимах. При заряде постоянный ток поступает от преобразователя, работающего в выпрямительном режиме, в батарею, а при разряде энергия, запасенная в батарее, передается в сеть через преобразователь, который переходит в  инверторный  режим.

Инверторный режим работы преобразователей широко используется в транспортном электроприводе, для обеспечения рекуперации  энергии  в сеть   и   при  торможении двигателя.

Автономные инверторы находят основное применение в агрегатах бесперебойного питания (АБП), обеспечивающих электропитание  переменным  током  ответственных  потребителей.

Примерами  таких   потребителей  являются:

а)  технические  средства  связи;

б)  комплексы автоматического управления сложными технологическими процессами в металлургии, нефтяной и газовой промышленности  и  др.;

в)  системы с ЭВМ, предназначенные для обработки, хранения   и   распределения   информации;

г)  системы аварийного освещения, контроля и защиты различных объектов (атомных электростанций, промпредприятий,   медицинских  учреждений  и  др.).

Указанные потребители в зависимости от технических и других требований допускают перерыв в электроснабжении на очень короткое время (от долей секунды до десятков секунд) или   в  некоторых  случаях совсем   не допускают его.

Источником энергии на время перерыва электроснабжения (до запуска резервных электростанций) являются накопители различного рода. В системах бесперебойного питания в качестве накопителей чаще всего используются аккумуляторные батареи или электрохимические источники постоянного тока. Для передачи электроэнергии этих источников потребителям переменного тока   широко  используются   автономные  инверторы.

На рис. 6.2 представлено несколько упрощенных структурных схем*АБП, содержащих  автономные  инверторы.

Согласно структуре, изображенной на рис. 6.2, ач нагрузка Н получает питание непосредственно от энергосети или резервной электростанции через контактор К{. При отключении сетевого напряжения в течение времени, необходимого для запуска резервной электростанции, нагрузка получает питание от автономного инвертора И через контактор К2- Первичным источником электроэнергии в этом режиме является аккумуляторная батарея АБ. Восполнение энергии ЛБ осуществляется зарядным устройством ЗУ. Время перерыва в электропитании потребителей при такой структуре определяется временами срабатывания  контакторов  Кх  и  Кг.

На рис. 6.2, б представлена структура АБП, обеспечивающая безразрывность кривой выходного напряжения на шинах нагрузки   при   переходе   с   сети   на   резервную   электростанцию

и обратно.

При такой структуре нагрузка постоянно получает питание с выхода автономного инвертора. На вход инвертора поступает питание либо от выпрямителя В (при наличии напряжения на сетевом вводе), либо от аккумуляторной батареи Л В (при исчезновении напряжения на сетевом вводе). В зависимости от типа используемого в АБП инвертора выпрямитель может быть управляемым   или  неуправляемым.

Для проведения регламентных и ремонтных работ АБП часто предусматривают так называемую обходную сеть с контактором Кг, к которой на этот период времени подключается нагрузка Н (рис. 6.2, в). Для обеспечения безразрывного перехода с инвертора на сеть необходимо производить синхронизацию сетевого и инверторного напряжений. Обходная сеть может одновременно выполнять функции резервного источника электроэнергии.

Поскольку АБП используются для питания ответственных потребителей, необходимо, чтобы сами АБП имели высокую надежность. С этой целью применяют резервирование АБП, которое, в частности, может быть осуществлено по схеме, представленной на рис. 6.2, г. Для обеспечения высокой надежности резервируемые агрегаты и устройства системы бесперебойного питания выполняются конструктивно независимыми друг от друга при минимуме общих цепей управления и контроля. Кроме того, чтобы быстродействующие (статические) контакторы начали действовать до отклонения выходных параметров АБП сверх допустимых значений, в резервируемых агрегатах обычно осуществляется непрерывный контроль его внутренних параметров, характеризующих состояние тиристоров,  функциональных  блоков  управления  и  др

В настоящее время на основе автономных инверторов различных типов разработаны АБП мощностью от единиц до нескольких сотен киловольт-ампер, значительно отличающихся по своим технико-экономическим характеристикам. Освоение промышленностью новых типов силовых быстродействующих приборов значительно интенсифицировало работы в этой области. В результате этих работ созданы АБП С   высокими технико-экономическими  показателями.

Автономные инверторы являются необходимой составной частью автономных электросистем, имеющих первичные источники электроэнергии с выходом на постоянном токе. Примером такого источника для автономных систем является электрохимический генератор, вырабатывающий электроэнергию в виде постоянного тока, поступающей далее на вход автономного инвертора. Выходные параметры такого инвертора обычно соответствуют параметрам промышленной сети, а номинальная мощность составляет от единиц до нескольких десятков киловатт. В системах с электропитанием на постоянном токе автономные инверторы также необходимы для обеспечения питания электропривода переменного тока. В этих

случаях автономные инверторы, как правило, должны иметь соответствующие технические характеристики (например, обеспечивать пусковые режимы работы двигателей, частное регулирование  скорости   и др.).

Большая часть автономных инверторов, особенно для АБП, имеет выходные параметры, соответствующие аналогичным параметрам промышленной электросети. Для этих целей в области больших мощностей рациональной является схема инвертора тока, имеющего по принципу действия форму напряжения более близкую к синусоидальной, чем другие типы схем. В то же время появление мощных полностью управляемых ключевых полупроводниковых приборов открыло хорошую перспективу использования схем инверторов напряжения с синусоидальной модуляцией выходного напряжения на повышенной частоте по принципу «слежения» за эталонным синусоидальным сигналом (см. § 3.2). Схемы с управлением по принципу «слежения» позволяют сохранять синусоидальность выходного напряжения при существенно нелинейных нагрузках и отличаются высокими технико-экономическими показателями. В настоящее время для инверторов малой и средней мощности схемы такого типа   являются  наиболее  перспективными   [15].

Многие потребители электрической энергии должны получать электропитание в виде переменного тока с частотой, отличающейся от 50 Гц. Для электроснабжения таких потребителей  применяются  преобразователи  частоты.

Перспективной областью применения преобразователей частоты является электропривод переменного тока. Использование переменного тока в электроприводе длительный период сдерживалось трудностями, связанными с регулированием скорости асинхронных двигателей. В то же время известно, что бесколлекторный асинхронный двигатель по надежности и экономичности существенно превосходит двигатели постоянного тока. Существуют различные способы регулирования скорости асинхронных двигателей: изменением числа пар полюсов за счет переключения частей статорной обмотки, изменением индуктивного сопротивления цепи статора и др. Однако все эти способы значительно уступают по эффективности и экономичности частотному способу регулирования скорости асинхронного двигателя.

Частотный способ основан на изменении частоты подводимого к двигателю напряжения. Для того чтобы обеспечить оптимальный режим работы асинхронного двигателя, необходимо при изменении частоты пропорционально изменять и подводимое  к двигателю  напряжение  (и//= соп»1).

Для частотного регулирования скорости двигателей переменного тока получили распространение преобразователи частоты с   непосредственной   связью   и   естественной  коммутацией   тиристоров. Эти преобразователи позволяют плавно регулировать выходное напряжение и его частоту в широких пределах И имеют хорошие технико-экономические показатели. Основными их недостатками являются ограничения верхнего предела частоты выходного напряжения и низкое значение коэффициента мощности. Преобразователи этого типа выполняются на основе трехфазных схем, в частности, рациональной является схема «звезда — обратная звезда» с уравнительным реактором. Диапазон изменения частоты выходного напряжения соответствует 1—25 Гц. Преобразователи этого типа разрабатываются, как правило, сериями комплектных устройств на различные гоки и напряжения. Система регулирования их параметров обычно позволяет реализовать закон частотного управления двигателем с форсировкой напряжения на низких частотах. Кроме того, они могут обеспечивать частотный пуск, частотное торможение с рекуперацией энергии в сеть и реверс привода. Освоение промышленностью запираемых тиристоров позволяет существенно улучшить технико-экономические характеристики этого типа преобразователей за счет реализации режимов работы схемы в четырех квадрантах и, следовательно, возможности улучшения коэффициента мощности, а также улучшения гармонического состава токов путем широтно-импульс-ной модуляции на повышенной частоте по синусоидальному закону. Использование запираемых тиристоров обеспечивает также принципиальные возможности работы преобразователей с частотами,   превышающими  частоту  питающей  сети.

При необходимости иметь широкий диапазон частотного регулирования целесообразно использовать преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока. Инверторное звено в таком преобразователе может работать с частотами, значения которых существенно превосходят значения частоты питающей  сети.

Большой экономический эффект дает применение статических преобразователей частоты для питания электротермических установок поверхностного и сквозного нагрева. С этой целью разработаны различные типы преобразователей частоты по схеме с промежуточным звеном постоянного тока. Инверторное звено в таких преобразователях рассчитывается на выработку переменного тока высокой частоты (до 10 кГц и более) и выполняется, как правило, на основе резонансных схем, часто в многоячейковом исполнении. Характерные значения мощности такого типа преобразователей, предназначенных для индукционного  нагрева  металла, составляют сотни  киловатт.

Переменный ток повышенной частоты используется также для питания люминесцентных ламп, что дает существенный экономический эффект за счет уменьшения потерь энергии в лампах при одновременном увеличении их световой отдачи.

Для этого обычно используются преобразователи, выполненные по  трехфазно-однофазной схеме.

Для питания различного рода электронной аппаратуры часто используется переменный ток с частотой 400 Гц. При использовании в качестве основного источника электроэнергии промышленной сети возникает необходимость в преобразователе частоты 50 Гц/400 Гц. Рациональной схемой преобразователя в этом случае также является схема с явно выраженным звеном постоянного тока и автономным инвертором, тип которого определяется характером нагрузки и требованиями, предъявляемыми  к  качеству выходного  напряжения.

Преобразование частоты также широко используется в авиации. Это обусловлено тем, что значительная часть бортовой аппаратуры самолетов рассчитана на питание переменным током повышенной частоты, в частности, распространенной является частота 400 Гц. В зависимости от структуры системы электроснабжения в самолетах применяются преобразователи частоты либо с непосредственной связью, либо с промежуточным звеном постоянного тока. Преобразователи частоты с непосредственной связью обычно выполняются на тиристорах. На вход этих преобразователей подается трехфазное напряжение высокой частоты (свыше 1 кГц) от первичных генераторов, приводимых во вращение авиадвигателями. Частота выходного напряжения генераторов изменяется в зависимости от режима работы авиадвигателей (например, в диапазоне 1,2—2,4 кГц). С выхода бортовых преобразователей частоты снимается однофазное или трехфазное напряжение частотой 400 Гц. В системах электроснабжения, выполненных по структуре с явно вцраженным звеном постоянного тока, переменное напряжение'первичных генераторов поступает на выпрямители, которые обеспечивают питанием потребителей постоянного тока. Для питания потребителей переменного тока используются автономные инверторы, выполненные по схемам, обеспечивающим наилучшие массогабаритные показатели. В частности, для этих целей могут быть успешно использованы многофазные схемы с синтезированием синусоидального напряжения посредством геометрического сложения выходных напряжений   нескольких  инверторцых   модулей  или   ячеек.




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

3. Для этого диспетчер получает от станций и от машинистов локомотивов необходимые сведения о положении на ста.

4. Победитель получает все Остается лишь один нейрон имеющий наибольший выходный сигнал.

5. В первые месяцы жизни лимфоидная ткань ребёнка получает мощный стимул для развития на органи

6. Передача данных по сети

7. Локальные вычислительные сети

8. . Дидактические возможности сети Интернет.

9. Структура и развитие сети GSM Казахстан

10. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ.Типы и сравнительная характеристика.