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

г пава 5

УНИФИКАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Основным условием снижения расхода материалов и трудоемкости изготовления в производстве преобразователей является унификация их конструкции. Это связано с относительно малой серийностью их производства и большим числом разнородных комплектующих изделий. Под унификацией понимается создание единой модульной системы конструкций, на базе которой можно собирать самые различные преобразователи. Уровень унификации можно в общем случае характеризовать ее степенью, диапазоном и повторяемостью

Степень унификации выражается числом элементов и деталей, сосредоточенных в одном унифицированном узле (блоке, модуле). Низкая степень унификации соответствует малому числу элементов в узле, высокая степень - большому числу.

Диапазон унификации выражается для каждого изделия отношением числа унифицированных составных частей к общему числу составных частей. Диапазон унификации является большим, если в унифицированных узлах находится относительно много элементов, а неунифицированных узлов немного.

Повторяемость выражается числом унифицированных узлов, использованных в различных преобразователях за определенное время или при определенном объеме производства.

Эти три показателя тесно взаимосвязаны и их можно конкретно количественно оценить. Определение показателей унификации требует подробного знания производственной программы по выпуску готовых изделий (преобразователей), технологии производства и отчетных калькуляций технологических процессов. Высокая степень унификации выгодна при большой повторяемости определенного готового изделия, что приводит одновременно и к большой повторяемости унифицированных узлов.

Унификация узлов полупроводниковых преобразователей даже при большом сортименте и относительно малой повторяемости одинаковых преобразователей может дать значительное повышение эффективности производства и его подготовки.

Унификация конструкции преобразователей основана на том, что в преобразователях различных типов используются одинаковые, нормализованные и унифицированные узлы (см. гл. 3), и

в СССР определение уровня унификации изделий производится в соответствии с методическими указаниями Госстандарта СССР путем расчета коэффициентов применяемости, повторяемости и межпроектной унификации.- Прим. пер.

на ТОМ, ЧТО В их схемах имеются аналогичные или одинаковые электрические цепи. Следовательно, первыми шагами унификации являются нормализация как можно более узкого сортамента конструктивных исполнений используемых узлов преобразователя и сравнительный анализ схем преобразователей, которые предстоит выпускать. Сравнительный анализ должен быть активным. Это означает, что его результатом должно быть активное вмешательство в структурные схемы отдельных преобразователей для их максимальной схемной унификации. Таким образом, можно сделать общий вывод, что наиболее правильным путем к унификации конструкции является унификация схем и применяемых элементов и узлов.

При анализе схем преобразователей можно выделить отдельные функциональные узлы. Их образуют группы элементов, электрически соединенных между собой и способных выполнять определенную частную функцию в преобразователе. Такими узлами может быть, например, контактор с предохранителями, а также управляющими и сигнальными цепями, сетевой выпрямитель, источник питания цепей управления, блок инвертора и т. д. Такие функциональные узлы имеют то преимущество, что их можно испытать самостоятельно сразу после изготовления и проверить их качество еще перед установкой в преобразователь. Иначе говоря, целесообразно, чтобы функциональный узел был одновременно и конструктивным узлом. Иногда полного совпадения функционального и конструктивного разделения узлов можно достичь лишь с большим трудом, а в некоторых случаях сделать это вообще не удается. Например, цепи управления контакторов почти всегда располагаются вдали от контакторов, цепи управления тиристоров также Отделены от тиристоров и т. д. Иногда компактное конструктивное решение определенной функциональной единицы требует слишком крупных конструктивных узлов, которые неудобно устанавливать в преобразователь. Поэтому приходится прибегать к компромиссам и одновременно с конструктивным решением унифицированных узлов разрабатывать устройства для их раздельного испытания.

Унификация существенно увеличивает серийность производства и позволяет.использовать -прогрессивные технологические процессы обработки металлов и электроизоляционных материалов (штамповка, прессование, гибка и т. д.), а также механизацию и автоматизацию сборочных работ с применением роботов, автоматизированных складов и комплексов автоматизированного управления производством.

Основными элементами, специфическими для полупроводниковых преобразователей, являются силовые полупроводниковые приборы. Естественно, что унификация преобразователей начинается с унификации блоков этих приборов. Унифицированные

блоки используются всеми фирмами (см., например, рис.43). На некоторых блоках кроме силовых полупроводниковых приборов устанавливаются предохранители, цепи защиты от перенапряжений, импульсные трансформаторы и дроссели насыщения. Более универсальные блоки содержат только полупроводниковые приборы без других элементов.

Цепи управления преобразователей являются следующей типичной подсистемой унификации. Здесь используются обычные элементы электроники (по возможности повыщенного качества). Унифицируются размеры печатных плат, соединителей и кассет (см. рис. 99, 100).

Унификация шкафов важна не только из производственных, но и из эстетических соображений, так как возможна установка щкафов рядом друг с другом. Первой ступенью здесь является унификация размеров, следующей ступенью - унификация конструктивных решений на основе одинаковых составных частей.

Трансформаторы и дроссели являются типичными изделиями, стоимость которых очень сильно зависит от серийности изготовления. Поэтому их унификация, основанная на выпуске изделий ряда исполнений по мощности с единым конструктивным решением, чрезвычайно эффективна и необходима. Кроме прочего, она позволяет специализировать их производство и использовать современные технологические процессы.

Унификация других цепей и узлов (входные, защитные, управляющие, измерительные и т. п.) основана на сосредоточении их на определенных монтажных панелях, выполнении внутренних электрических соединений с помощью универсальных приспособлений и деталей.

В качестве примера унифицированной системы конструкции преобразователей ниже описана система UKOS, разработанная и применяемая на чехословацком предприятии ZTS EVU (г. Нова Дубница).

Модульная универсальная система конструкций UKOS создана на основе анализа схем всех преобразователей, выпускаемых и подготавливаемых к выпуску на предприятии ZTS EVU. Результатом этого анализа явилась разработка узлов, которые представляют собой комплекс элементов, связанных механически и электрически и используемых в нескольких типах преобразователей.

В системе UKOS эти узлы делятся на две основные группы: блоки силовых полупроводниковых приборов и панели.

К системе UKOS относятся, кроме того, различные унифицированные детали, например планки, рейки, скобы, зажимы, изоляционные детали и т. д. Систему дополняют унифицированные трансформаторы, дроссели и шкафы.

Блоки системы UKOS (см. рис. 44 - 46) имеют одинаковые размеры для всех силовых полупроводниковых прибрров от 16

Рис. 152. Унифицированная панель системы UK.OS и ее установка на

горизонтальных рейках:

/ - рейка; 2 - зацеп; 3 -панель

Рис. 153. Панель импульсных трансформаторов PIT101 с шестью импульсными трансформаторами / и подвесной рейкой 2 (30 х 5 мм)

до 400 А (диоды) и до 320 А (тиристоры). Подробное описание этих блоков содержится в sect; 3.1.

Панели системы UKOS используются в качестве основы для монтажа электрических аппаратов и узлов преобразователя. Все панели имеют одинаковую высоту 360 мм. Ширина панели может быть равна 65, 105 и 210 мм. Панели изготавливаются из металлического листа толщиной 1 мм, они имеют по контуру отогну+ую кромку шириной 12 мм. Панели крепятся в шкафу аналогично блокам на горизонтальные рейки (рис. 152). При сборке панель навешивается на верхнюю рейку с помощью жестких верхних зацепов. Нижние зацепы при этом ослабляются, так что панель можно прижать и к нижней рейке. Подтягивая нижние зацепы к нижней рейке, панель закрепляют и фиксируют от горизонтального смещения. Достоинством способа крепления на. подвесных зацепах является отсутствие необходимости сверлить рейк raquo;, возможность размещать панели на произвольном расстоянии друг от друга, простота и быстрота монтажа. Во время затягивания винтов нет необходимости придерживать панель, так как она хорошо держится на верхних зацепах. Монтаж панелей односторонний. Для разметки отверстий, которые необходимо высверлить или выдавить на панели, ее можно снабдить координатной сеткой.

Аппараты крепятся к панели винтами через резьбовые отверстия в панели или (при резьбе свыше М8) через приваренные гайки. Унифицированы и панели с установлен-

7-3956

гго

Рис. 154. Панель автоматического выключателя PSI201 с тремя предохранителями / типа РС63, тремя герконовыми реле 2 и автоматическим выключателем 3 типа J1K50A

Рис. 155. Панель автоматического выключателя PSI301 с автоматическим выключателем 1 типа МР50А, дросселем насыщения 2, тремя конденсаторами 3 типа ТС487 и блоком зажимов 4

ными узлами. Примеры унифицированных панелей показаны на рис. 153- 155. Для более крупных аппаратов имеются унифицированные подвесные консоли, изображенные на рис. 156 (см. также рис. 62).

Блоки и панели системы UKOS крепятся на раме с двумя парами горизонтальных реек для подвешивания. Рама с панелями хорошо выдерживает испытания на вибростойкость.

Блоки, панели и конструктивные детали UKOS имеют логичную систему обозначений и регистрируются в каталоге на отдельных каталожных листах.

Разработка конструкции преобразователей в системе UKOS заключается в выборе блоков и панелей по каталогу, их размещении в шкафу и составлении схем их электрических соединений. Пример размещения панелей {Р) и блоков {В) в преобразователе типа RLLS 101 (125 кВт) приведен на рис. 157.

Hedojiee 175

пп п

управления

01 о о о о о

Рис. 156. Трехполюсный контактор 1 типа V43D на консолях (типовая панель типа PTS001) с подвесной рейкой 2 (30 х 5 мм)

Рис. 157. Расположение панелей и блоков унифицированной системы UKOS в преобразователе частоты 125 кВт

Технологический анализ унифицированной системы конструкций UKOS и сравнение ее с классической специализированной конструкцией показали, что применение этой прогрессивной системы снижает трудоемкость не менее чем на 23%.

Гла в а 6

МОНТАЖ, ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕВИЗИЯ СИЛОВЫХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

6.1. МОНТАЖ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ПУСК ЕГО В ЭКСПЛУАТАЦИЮ

Преобразователи, -как правило комплектуются и испыты-ваются на соответствующую нагрузку у изготовителя. Только самые крупные преобразователи, состоящие из многих шкафов, комплектуются у заказчика и испытываются во время опытной эксплуатации с соответствующим оборудованием. Но и в этом случае отдельные функциональные части преобразователя испытываются на испытательных участках изготовителя, который составляет официальные протоколы испытаний.

Малые и средние преобразователи монтируются на месте их использования и вводятся в эксплуатацию в соответствии с инструкциями изготовителя и требованиями нормативных доку-