Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

copy;00 copy; copy;000

910:0

жожотож

0,62

0,55

0,36

0,45

0,24-

Рис. 106. Зависимость единичной индуктивности Li двухпроводной линии от расстояния между проводами d для трех различных сечений проводов 5

Рис. 107. Уменьшение индуктивности проводов с помощью разделения тока на параллельные ветви:

/ два параллельных провода; 2- три параллельных провода; к - коэффициент уменьшения результирующей индуктивное! и

ПО жилам которого протекают равные токи в противоположных направлениях, выражается формулой

где г - радиус жил; d-расстояние между жилами (просвет).

Это выражение представлено графически на рис. 106 для трех различных сечений жил (16, 70 и 150 мм). Индуктивность соединений можно уменьшить, сократив расстояния между жилами и длину соединений. Существует еще одна возможность. Это разделение тока по параллельным ветвям, как показано на рис. 107. Результирующую единичную индуктивность можно выразить формулой

где к - коэффициент, определяемый конфигурацией распределения токов, который указан на рис. 107.

Для этого удобно использовать плоские кабели. Данный способ уменьшения индуктивности соединений часто удобнее

Рис. 108. Зависимость единичной индуктивности L, линии соединений из двух шин на ребро от расстояния d между шинами для различных размеров шин {а х h)

сокращения длины, так как позволяет лучше использовать объем преобразователя или упростить конструкцию.

Собственную индуктивность электрического соединения, состоящего из двух параллельных шин, можно легко найти при предположении a gt;b + d (рис. 108). В этом случае можно считать равномерным магнитное поле между шинами, через которые в противоположных направлениях протекает одинаковый ток. Индуктивность соединения единичной длины из таких шин равна

Z.,=g(2+Z gt;). (10)

На рис. 108 показаны графические зависимости индуктивности Lj такого соединения от расстояния d для шин различного сечения.

Собственную индуктивность шинных соединений, как и для круглых проводов, можно уменьшить, сокращая длину соединений и уменьшая расстояния между шинами, а также разделяя токи tjo параллельным ветвям, соответствующим образом распределенным.

-3.8. ШКАФЫ силовых ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ИХ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ

В гл. 1 мы привели много примеров конструкций шкафов силовых полупроводниковых преобразователей. В этой части более подробно разберем эти конструкции и их детали. При этом не будем интересоваться- узкоспециальными конструкциями, а обратим внимание на универсальные шкафы, пригодные для преобразователей различных типов и эффективные с точки зрения трудоемкости и расхода материала.

Шкафы преобразователей состоят из каркаса, оболочки и внутренних деталей конструкции.

Каркас шкафа образует сварная или сборная конструкция из профильного стального проката или легких алюминиевых сплавов. Сварные каркасы более прочны и компактны. Недостатком их является то, что после сварки они должны

подвергаться механической обработке (абразивной) и только после этого окрашиваться. Манипулирование с таким объемным изделием затруднительно и требует много места. Затруднительно и складское хранение готовых каркасов такого типа. Поэтому сварные конструкции могут применяться только в штучном производстве, при изготовлении опытных образцов и небольшого числа специализированных преобразователей.

Сборные каркасы состоят из отдельных деталей из профильного проката, которые соединяются болтами непосредственно или с помощью вспомогательных деталей различной конфигурации. Детали сборных каркасов могут быть окрашены заранее, с ними легко манипулировать, и они не требуют много места для хранения. Они пригодны для автоматизированной сборки с использованием вычислительной техники в управлении складским хозяйством и монтажным участком. Недостатками каркасов, составленных из отдельных отрезков профильного проката, является пониженная жесткость соединений по сравнению со сварными конструкциями, большое число деталей и опасность повреждения поверхностного покрытия при сборке. Пример сборного шкафа с каркасом из легких алюминиевых сплавов показан на рис. 109. Габаритные размеры этого шкафа 600 X 600 X 2000 мм, несущая способность 500 кг. Фрагмент крепления двери, допускающего поворот двери на ПО, на котором видны использованный алюминиевый профиль и электрическое защитное соединение каркаса шкафа с дверьми с помощью гибкого провода, показан на рис. ПО.

Хорошее компромиссное решение, исключающее большинство недостатков, присущих обоим указанным выше конструктивным решениям, представляют собой комбинированные каркасы, состоящие из плоских (двухмерных) сварных элементов. Из профильного проката свариваются прямоугольные рамы, из которых с помощью болтов собирается шкаф. Рамы окрашиваются перед монтажом, с ними легко манипулировать при окраске, складском хранении и монтаже. Примером такого конструктивного решения являются шкафы английской фирмы Sarel (рис. 111). Эти шкафы можно ставить рядом друг с другом, создавая панели шкафов с модулем 600 или 800 мм. Глубина шкафов может быть 400 или 600 мм, высота 2000 мм. Без охлаждения шкафы фирмы Sarel имеют степень защиты IP 54.

Оболочку шкафа образуют стенки, двери, дно и крышка. Стенки обычно выполняются из стального листа толщиной 1-2 мм. Края листа отгибаются до прямого угла, образуя ребра шириной 10-20 мм. Для окаймления кромки используются накладки из черной резины, а для защиты от проникновения пыли и воды - уплотнители из микропористой резины разнообразных профилей различного сечения (рис. 112).

О raquo;-

Рис. 109. Пример сборного шкафа фирмы AEG (ФРГ)

Рис. ПО. Деталь дверной петли шкафа, показанного на рис. 109

Рис. 111. Шкаф фирмы Sarel (Великобритания), составленный из плоских частей

Стенки шкафа крепятся к каркасу чаще всего болтами, ввинчиваемыми в резьбу, нарезанную в отверстиях каркаса, или в гайки, приваренные к каркасу. Еще лучше более простое решение, не нарушающее целостности поверхности рубашки

Рис.112. Окантовка для стенок шкафа из черной резины (1,2) и уплотнитель из микропористой резины (3)

шкафа, которое заключается в том, что к внутренней поверхности стенок привариваются винты с резьбой. При установке стенки на каркас винты проходят в отверстия каркаса и затягиваются гайками с упругими шайбами.

Технология приваривания винтов к листовому материалу с помощью термокомпрессионной конденсаторной сварочной установки современна и эффективна. Вторая сторона листа, к которому приваривается винт, остается неповрежденной. В ЧССР в объединении ZPA (г. Прага) разработана термокомпрессионная конденсаторная сварочная установка TKS6, позволяющая приваривать винты Мб к листам толще 0,5 мм. Лист может быть с другой стороны лакированным, покрытым синтетической пленкой или иметь гальваническое покрытие с двух сторон. Тепловое воздействие на лист минимальное, механические напряжения не возникают. Привариваемые винты могут быть стальными, латунными, медными и т. п. На конце, который приваривается, они расширены и снабжены небольшим центрирующим выступом.

Если преобразователь охлаждайся воздухом, шкаф должен иметь приточное (всасывающее) и выпускное отверстия или несколько таких отверстий. Исполнение отверстий зависит от необходимой степени защиты. В общем случае действует следующий принцип: чем выше необходимая степень защиты, тем труднее обеспечить охлаждение.

Проще всего охлаждение преобразователя с перфорированными дверьми, например преобразователя постоянного тока Jisrol французской фирмы Jeumont - Schneider со степенью защиты IP20.

Вместо перфорации листа можно использовать приваренную проволочную сетку, как это сделано в преобразователе фирмы General Electric (Великобритания). Шкаф этого преобразователя характерен также прозрачными застекленными окнами на дверях, что позволяет быстро осмотреть его без открывания дверей для проверки состояния предохранителей, показаний измерительных и сигнальных приборов и элементов.

Технологически просто изготовление штампованных жалюзи, которые обеспечивают защиту от капающей воды, например, при степени защиты IP22.

Преобразователи, размещаемые в запыленных помещениях и охлаждаемые воздухом, всасываемым из этого помещения,

laquo;о

Рис. 113. Объемная рама

ДОЛЖНЫ иметь фильтр охлаждающего воздуха. Этот фильтр, как правило, размещается в нижней части двери или на другой свободной части поверхности оболочки. Фильтр состоит из подходящей фильтрующей ткани, которая в несколько слоев укладывается в прямоугольную раму, закрепляемую винтами на двери или другой части оболочки. Фильтрующая ткань снаружи и изнутри закрыта перфорированными листами.

Шведской фирмой ASEA изготовлен шкаф преобразователя частоты типа YRRA на 145 А с секционированными дверьми. В нижней части двери имеются вентиляционные жалюзи, около которых сделаны отверстия для винтов крепления фильтра охлаждающего воздуха.

Выпускные отверстия шкафа обычно расположены в верхней части ввиде жалюзи, перфорации или сетки. Иногда для этого используется специальная площадка на крышке шкафа. Сверху шкафа может устанавливаться вентилятор, например, как это сделано в унифицированной системе CKD2000.

Двери шкафа подвешиваются на петлях. В закрытом положении двери фиксируются замком с ручкой или без нее. Часто используется фиксация в трех точках, при которой двери с помощью тяг фиксируются также в верхней и нижней частях. Более простым и дешевым решением является обычный замок в середине двери й магнитные прихваты с постоянными магнитами в двух или более местах. Механизм открывания дверей должен позволять их поворот на угол не менее 100 deg;.

Внутри шкафа в качестве деталей используются различные планки, рейки, перегородки, панели, скобы, а также различные элементы системы охлаждения, например направляющие потоки воздуха или арматура системы водяного охлаждения.

В унифицированной системе конструкций силовых полупроводниковых преобразователей UKOS, которая более подробно описана в гл. 5, на задних стойках шкафа укрепляются