Usmerniške enote za vlečne postaje

Polprevodniški usmernik, odvisno od uporabljenega usmerjevalnega vezja in sklopnega vezja močnostnega transformatorja, je lahko vključen v mostno ali nevtralno vezje.

Usmerniške enote za vlečne postaje mestnega električnega prometa VAK-1000/600-N, VAK-2000/600-N in VAK-3000/600-N. Oznake tipov enot so dešifrirane na naslednji način: usmernik s silikonskim ventilom, za nazivni popravljeni tok 1000, 2000 ali 3000 A, nazivna popravljena napetost 600 V, ki deluje v skladu z ničelnim vezjem.

Enota je sestavljena iz močnostnega transformatorja, usmernika, krmilne omare, zaščitnih omaric oziroma panelov in hitrega katodnega stikala.

Usmerniki glede na tipe usmernikov so označeni kot BVK-1000/600-N, BVK-2000/600-N in BVK-3000/600-N, kar pomeni: silicijev usmernik za nazivni usmerjeni tok 1000, 2000 ali 3000 A, nazivni usmernik napetost 600 V, ki deluje na nevtralnem krogu.

Vsaka faza ali roka usmerniške enote je sestavljena iz ventilov, povezanih vzporedno in zaporedno.

Vzporedna vezava ventilov se uporablja, kadar nazivni tok faze ali kraka presega nazivni tok posameznih ventilov.

Zaporedna vezava ventilov se uporablja za zagotovitev dielektrične trdnosti faze ali kraka v neprevodnem delu obdobja, ko na fazo deluje povratna napetost.

Število vzporedno povezanih ventilov v fazi ali kraku n1 se določi na podlagi tega, da mora biti tok faze ali kraka Ia usmernika manjši od skupnega nazivnega toka vzporedno vezanih ventilov.

kjer je Ki faktor varnostnega toka, ki je enak 1,35-1,8.

Pri vzporedni povezavi ventilov je tok med njimi neenakomerno porazdeljen, kar vodi do pregrevanja in hitrejše odpovedi visokotokovnih ventilov ter premajhne izkoriščenosti tokovnih ventilov. Neenakomerna porazdelitev toka med vzporedno povezanimi ventili je posledica dejstva, da se ventili v praksi med seboj nekoliko razlikujejo po neposrednih vejah tokovno-napetostnih karakteristik in toplotnih uporov.

Za izenačitev toka med vzporedno povezanimi ventili je mogoče uporabiti ohmske upore, povezane zaporedno z ventili ali induktivni delilniki toka.

riž. 1. Diagram induktivnega delilnika toka za dva vzporedno povezana ventila: Če — fazni tok, I2v, I1v — tok ventila

riž. 2. Shema induktivnega delilnika toka za tri vzporedno vezane ventile

Ohmski upori, zaporedno povezani z ventili, se redko uporabljajo zaradi pojava dodatnih izgub in zmanjšanja učinkovitosti usmernika.

V napravah z veliko močjo se običajno uporabljajo induktivni delilniki toka.

Na sl.1 prikazuje diagram induktivnega delilnika toka za dva vzporedno povezana ventila. Separator je sestavljen iz jeklenega jedra, na katerem sta naviti dve enaki tuljavi, povezani tako, da sta magnetna toka, ki ju ustvarjata, nasprotna smeri.

Pri tokovni neenakosti v vzporednih vejah se v jedru pojavi nastali magnetni pretok, ki ustvari dodatni padec napetosti v navitju z manjšim tokom.S tem dosežemo izenačitev toka v navitjih in v vzporedno vezanih ventilih. Za izenačitev toka v vzporednih ventilih je potrebna majhna količina e. tako da so navitja delilnika sestavljena iz majhnega števila ovojev.

Na sl. 2 prikazuje diagram induktivnega delilnika toka za tri vzporedno povezane ventile. Razdelilnik je sestavljen iz tripaličnega magnetnega jedra z dvema tuljavama na vsakem traku. Vsak od vzporedno povezanih ventilov je povezan s fazo prek dveh zaporedno povezanih tuljav, ki se nahajata na različnih palicah. Ko se tok poveča v eni vzporedni veji, se inducira dodaten e. itd. v. v drugih dveh vejah in tako izenači tok v navitjih delilnika in ventilov.

Razdelilniki so izvedeni na enak način z večjim številom vzporedno povezanih vrat. Število zaporedno povezanih ventilov v vsakem kraku ali fazi je izbrano tako, da je skupna nazivna vzvratna napetost vseh zaporedno povezanih ventilov večja od največje vzvratne napetosti, ki se uporablja za roko ali fazo z izbranim korekcijskim vezjem (most ali nič)

kjer je Σrev.vent vsota nominalnih vzvratnih zaporedno povezanih ventilov, max je največja povratna napetost na fazo ali roko za dano usmerniško vezje, Ki je napetostni varnostni faktor, ki je enak 1,45-1,8.

Zato bo število vrat, povezanih v seriji n2

Število zaporedno povezanih lavinskih ventilov je izbrano enako

Da bi zagotovili enakomerno porazdelitev povratne napetosti med zaporedno vezanimi ventili, je na ventile vzporedno vezana veriga zaporedno vezanih shuntnih uporov RШ z enakimi upornostmi, ki služijo kot delilnik napetosti. Vrednost upora ranžirnih uporov RШ je izbrana glede na razred in število zaporedno povezanih ventilov v območju 1,5-5 kΩ.

Neenakomernost porazdelitve toka vzdolž vzporednih vej faze ali kraka ne sme presegati ± 5% povprečnega izmerjenega toka v vzporedni veji, pri obremenitvenem toku nad 100% nazivnega načina pa naj bi tok kratkega stika ne presega ± 10 %. Neenakomerna porazdelitev povratne napetosti v ventilih ne sme presegati ± 10 % povprečne delovne povratne napetosti, ki se uporablja za ventil.

Na sl. 3 prikazuje shemo povezave ene faze usmerniške enote BVK-1000/600-N.

BVK usmerniki z nelavinskimi ventili so tovarniško izdelani z omaricami za AC prenapetostno zaščito in odstranjenimi stranmi pod napetostjo.

Prenapetostno zaščito na AC strani teh usmernikov sestavljajo v zvezdo ali trikot vezani kondenzatorji C1 in upori R1, ki so povezani s fazami sekundarnega navitja transformatorja (slika 4).

riž. 3.Shema povezave ene faze BBK-1000/600-N

riž. 4. Shema usmerniškega bloka VAK s prenapetostno zaščito

Ta zaščita uporablja kondenzatorje KM-2-3,15 z zmogljivostjo 7,5-8 mikrofaradov, upore PE-150 z močjo 150 W in uporom 5 ohmov ter varovalke PK-3 z varovalko 7,5 amperov.

Za zaščito pred preklopnimi prenapetostmi na strani popravljenega toka skrbita dva vzporedno vezana kondenzatorja C2 IM-5-150, kapacitete 150 mikrofaradov. Dva 5 ohmska upora R2 sta zaporedno povezana z njimi. Kondenzatorji z upori so med pozitivnim in negativnim polom usmerniške enote povezani preko varovalke PK-3 z varovalko 50 A.

riž. 5. Prenapetostna zaščita na strani navitja transformatorskega ventila in popravljeni tok

Prenapetost v zbiralkah enosmernih stikalnih naprav, ko stikalo za visoke hitrosti odklopi tokove kratkega stika na liniji, ne presega 2 kV, tj. ne presega dielektrične trdnosti serijskega vezja ventilov. Toda na ventile lahko vplivajo prenapetosti, ki izhajajo iz dodajanja prenapetosti, ko so tokovi kratkega stika v liniji izklopljeni s stikali za visoke hitrosti s prenapetostmi zaradi preklopnih tokov v samih ventilih.

Za zaščito polprevodniških usmernikov pred prenapetostjo se priporoča vezje z odvodniki in kondenzatorji (slika 5). Omejevalniki RV1-00 so nameščeni na strani ventila transformatorja, vključno z enim med vsako fazo in nevtralnim ali negativnim priključkom transformatorja.Ker se omejevalniki sprožijo za čas od 2 do 20 μs, prenapetosti pa se pojavijo v delčkih mikrosekund, je potrebno vzporedno z omejevalniki vgraditi kapacitivnosti 0,5 μF. Kapacitivnosti so povezane s tuljavami ventilov preko varovalk PK-3.

Na strani popravljenega toka med pozitivnim in negativnim polom se vklopijo lavinski ventili s skupno lavinsko napetostjo 900 — 1000 V. Ventili so povezani s pozitivnim vodilom preko varovalk PC-3. Strukturno je ta zaščita getinax plošča z varovalko, dvema lavinskima ventiloma VL-200 in dvema nameščenima uporoma. Panel je nameščen v kletki s katodnim stikalom. Na sl. 6 je dimenzioniran pogled na stransko prenapetostno zaščitno ploščo z rektificiranim tokom.

Za zaščito pred atmosfersko prenapetostjo je priporočljivo namestiti priključne sponke na pozitivni (tako trolejbus kot negativni) pol nadzemnega voda.

Zaradi dejstva, da lahko lavinski ventili za kratek čas prenesejo znatne tokove v nasprotni smeri, povezani vzporedno z ventili, ni mogoče namestiti tokokrogov RŠ in R - C. Zato usmerniški bloki BVKL nimajo tokokrogov R - C, kar poenostavi blokovni diagram. Zaradi zagotavljanja pravilnega delovanja pa je bil v usmerniških blokih z lavinskimi ventili ohranjen tudi krog za nadzor stanja ventilov kroga RSh.

riž. 6. Prenapetostna zaščitna plošča na strani popravljenega toka: a — pogled od spredaj, b — pogled od zgoraj, 1 — upori, 2 — lavinski ventili, 3 — varovalka PK-3

Nadzor stanja ventilov se izvaja z določitvijo relejev (mešalnikov), povezanih s srednjimi točkami vzporednih vej ventilov vsake faze ali roke, ki imajo enak potencial (ali zelo majhno potencialno razliko zaradi razlik v lastnostih ventilov).

V primeru okvare ventila v katerem koli kraku vzporedne veje ventila se zaradi spremembe upora tega kraka pojavi potencialna razlika med priključnimi točkami mešalnikov, ki zadošča za delovanje mešalnika in zapiranje Kontakti.

Kontakt mešalnika zapre tokokrog vsakega sekundarnega navitja signalnega transformatorja TC, s čimer povzroči spremembo magnetnega pretoka v magnetnem tokokrogu in sproži zaščitni rele, ki nato zapre tokokrog na signal ali izklop usmerniške enote. Signalni transformator istočasno izolira kontakte gasilnega aparata od 220 V tokokrogov.

Na plošči nadzorne omare poleg mešalnikov so prikazane številke faznega in vzporednega tokokroga, med katerima so mešalniki povezani. Spuščena zastavica na dušilcu kaže, v katerem vezju je treba iskati napake.

Usmerniki so izdelani v obliki okvirnih kovinskih omaric z dvojnimi vrati, sprednjimi in zadnjimi vrati ter odstranljivimi stranskimi stenami. V notranjosti omar so nameščene odstranljive plošče iz izolacijskega materiala, na katere so pritrjeni ventili s hladilniki. Na vsako ploščo so pritrjeni ventili enega serijskega kroga.

Zaradi zagotavljanja večje dielektrične trdnosti usmerniške enote, zmanjšanja možnosti prekrivanja med ventili oziroma njihovimi zračnimi hladilniki, so ventilske plošče v omari postavljene tako, da je med njimi čim manjša potencialna razlika.

V notranjosti omarice so na eni strani AC zbiralke, na katere so preko tokovnih delilnikov priključene vzporedne ventilske veje. Dovod anodnih žic iz transformatorja v zbiralke se lahko izvede tako od spodaj kot od zgoraj, na drugi strani pa je katodni trak s šantom. Ohišje usmernika je nameščeno tako, da ga je možno servisirati ne samo s sprednje in zadnje strani, temveč tudi s strani.

Na vrhu omare je nameščen ventilator, ki ustvarja pretok hladilnega zraka od spodaj navzgor. Na ohišju ventilatorja je nameščen zračni rele, ki krmili pretok hladilnega zraka.