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

Наилучший доступ к узлам преобразователя достигается при их рациональном размещении, например, в двух плоскостях с использованием поворотной рамы с вертикальной осью поворота. Интересно обеспечен односторонний доступ в конструкции преобразователя фирмы Stromberg (Финляндия), у которого главные блоки и узлы смонтированы на выдвижной стойке, которую легко выкатить из шкафа.

Глава 2

ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Конструкция преобразователя должна удовлетворять трем основным группам требований:

требованиям стандартов и нормативных документов; требованиям заказчиков-потребителей; требованиям производства.

Отдельные требования этих трех главных групп тесно взаимосвязаны. Иногда они совпадают, например требования стандартов об обеспечении безопасности обычно являются и требованиями заказчиков. Иногда же требования различных групп противоречат друг другу, например требование заказчика о нанесении специальных поверхностных покрытий может противоречить требованиям технологии и экономики производства. Ниже мы рассмотрим три указанные группы требований и наметим возможности и способы их удовлетворения.

2.1. ТРЕБОВАНИЯ СТАНДАРТОВ И НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

На силовые полупроводниковыепреобразователи распространяется чехословацкий стандарт CSN54 1530 (силовые полупроводниковые преобразователи). Этот стандарт согласуется с рекомендацией Международной электротехнической комиссии МЭК № 146-1973.

На испытания преобразователей распространяется чехословацкий стандарт CSN35 1540 (Основные испытания силовых полупроводниковых преобразователей).

На выпрямители с выходной мощностью до 10 кВт распространяется чехословацкий стандарт CSN35 1560 (Силовые полупроводниковые выпрямители).

В этих основных стандартах сосредоточены важнейшие требования к преобразователям, которые имеют обязательную силу для чехословацких организаций и предприятий при разработке, изготовлении и применении силовых полупровод-

никовых преобразователей. Эти стандарты содержат определения отдельных параметров, требования по устойчивости к внешним воздействиям, требования безопасности и т. п. Базовый стандарт CSN 35 1530 содержит ссылки на другие близкие стандарты, главным образом на чехословацкие стандарты классов 33 и 34.

С точки зрения конструкции важнейшими являются разделы стандарта CSN 35 1530 с требованиями устойчивости к внешним воздействиям; защиты от опасного прикосновения; обозначения выводов и расцветки проводов.

Стандарт следующим образом определяет нормальные климатические условия, которым должны удовлетворять преобразователи.

Нормальными являются климатические условия в закрытых помещениях на высоте до 1000 м над уровнем моря при температуре воздуха от 1 до 40 deg; С, содержании воды не более 15 г на 1 м, относительной влажности воздуха не более 80%, когда кратковременное превышение указанных параметров, появляющиеся пыль, грязь не отражаются на работе электрооборудования.

Нормальная температура в диапазоне от 1 до 40 deg; С отличается от определенной стандартом CSN 33 0300 (от - 10 до + 35 deg; С), установлена договоренностью экспертов Интерэлектро (международной организации стран - членов СЭВ) и зафиксирована в проекте стандарта СЭВ. Выбор нижней границы диапазона температур выше точки замерзания воды обоснован тем, что используемые органические, волокнистые и другие электроизоляционные материалы без специальной поверхностной защиты всегда содержат определенное количество воды. При колебании температуры ниже и выше точки замерзания воды под влиянием расширения кристалликов льда нарушается структура материала, что постепенно приводит к потере им электроизоляционных свойств. Преобразователи, предназначенные для работы в среде с чередованием отрицательных и положительных температур, должны иметь изоляцию из влагостойких электроизоляционных материалов со специальной гидрофобной поверхностной защитой, что удорожает их.

Охлаждающий воздух . должен содержать не более 0,5 мг загрязнений в 1 м, причем количество масел не должно превышать 0,4 мг. Кроме того, он не должен содержать агрессивных, горючих или электропроводящих пыли, газов и паров. Скорость изменения температуры стандартом количественно не оговорена. Она ограничена условием, что в результате изменений температуры не должен образовываться конденсат воды.

Охлаждающая вода при температуре 25 deg; С должна иметь удельную электрическую проводимость не более 0,5 мкСм/см.

Определены также жесткость воды и содержание нерастворимых осадков. Другие способы охлаждения должны быть особо определены в технических условиях.

В соответствии со стандартом преобразователь должен быть защищен от прямого воздействия атмосферных факторов (атмосферное электричество, дождь и т. п.).

Защита от опасного прикосновения является важнейшим требованием, которому преобразователь должен удовлетворять при всех обстоятельствах. Следует различать защиту от опасного прикосновения к частям, находящимся под напряжением (токоведущим частям), и защиту от опасного прикосновения к частям, нормально не находящимся под напряжением.

Защита от опасного прикосновения к частям, находящимся под напряжением, обеспечивается защитной оболочкой (кожухом), а также ограждением. Силовые преобразователи выпускаются в закрытом, полузакрытом и открытом исполнении.

При закрытом исполнении преобразователя незакрытым остается только днище, которое должно устанавливаться на пол. Через днище обычно проходят электрические кабели, а иногда и охлаждающий воздух или вода. Степень защиты от опасного прикосновения к токоведущим частям при таком исполнении не ниже 1Р20. Двери преобразователя снабжаются запирающим устройством и могут быть снабжены контактами для отключения питания при их открывании.

Полузакрытое исполнение преобразователя используется в случае, когда силовые электрические токопроводы (шины) подходят к преобразователю сверху или сзади. С остальных сторон защитная оболочка выполняется так же, как и при закрытом исполнении. Такой преобразователь можно размещать в помещении, в котором обеспечена защита ограждением.

При открытом исполнении преобразователь не имеет никакой защитной оболочки и обязательно должен устанавливаться с защитным ограждением.

Защита от опасного прикосновения к частям, нормально не находящимся под напряжением, обеспечивается:

1) занулением;

2) заземлением;

3) использованием безопасного напряжения;

4) соединением laquo;на корпус raquo; металлических кожухов приборов (в качестве дополнительной защиты);

5) выбором размещения;

6) ограждением;

7) защитным выключателем.

Основным условием защиты от опасного прикосновения к частям, нормально не находящимся под напряжением, является надежное электрическое соединение этих частей с защитным

контуром (проводом) преобразователя. Хорошим надежным соединением считается разьбовое соединение, если под головку болта и гайку или между соединяемыми поверхностями установлена веерная шайба или другая деталь с выступающими кромками. Толщина покрытия поверхностей должна быть не более 0,1 мм. Стальные детали соединений должны иметь защитное антикоррозийное покрытие. Надежным электрическим соединением считается также контакт между соприкасающимися поверхностями взаимоповорачивающихся частей в петлях, шарнирах, направляющих подшипниках и т. п.

Если надежности электрического соединения могут угрожать внешние факторы, например агрессивная среда, должны применяться специальные электрические соединения.

Критерием качества электрического соединения с защитным проводом является переходное сопротивление места соединения, которое должно быть не более 0,1 Ом.

Установленные на дверях и панелях электрические приборы и аппараты, имеющие заземляющий винт, должны быть соединены с защитным контуром с помощью этого винта. Сечение проводов защитного контура зависит от максимального сечения рабочих электрических соединений, подходящих к аппарату, и от механической нагрузки на провода.

С защитным контуром не следует соединять различные конструктивные элементы, возможность соединения которых с токоведущими частями исключена и до которых нельзя дотронуться рукой на большой площади. Не следует соединять с защитным контуром и детали небольших размеров (до 50 X 50 мм). Это относится к болтам, гайкам, щиткам, электромагнитам контакторов и реле, сердечникам трансформаторов, замкам и т. д. Органы ручного управления (рукоятки, маховички и т. п.) должны изготавливаться преимущественно из электроизоляционных материалов.

Если из функциональных соображений нельзя соединять с защитным проводом конструктивную часть какого-либо устройства, нужно размещать эту часть так, чтобы доступ к ней был возможен только с помощью инструмента, или обозначать предупреждающей надписью об опасности прикосновения. Следует снабжать преобразователь предупреждающей надписью также в случае, если под напряжением находятся металлические корпуса конденсаторов.

Обозначение зажимов и проводов в преобразователях производится в соответствии с чехословацким стандартом CSN33 0160 (Обозначение проводов и выводов электротехнических изделий и оборудования, табл. 3). Такие же обозначения предусматривает стандарт СТ СЭВ 861-78.

Пример буквенных и цифровых обозначений зажимов и проводов преобразователя показан на рис. 3.

Таблица 3. Обозначение проводов в зажимов согласно чехословацкому стандарту CSN330160

Параметр

Буквенное и цифровое обозначение

1. Сеть переменного тока

Фазовый провод (общее обозначение) Провод первой фазы Провод второй фазы Провод третьей фазы Нулевой провод

Зажим электрооборудования для под-

К]7ючения:

первой фазы

второй фазы

третьей фазы

2. Сеть постоянного тока

Провод положительного полюса Провод отрицательного полюса Средний провод

Зажим электрооборудования для подключения:

положительного полюса отрицательного полюса

3. Специальные провода и зажимы

Заземляющий провод и зажим Заземляющий защитный провод и зажим Незаземленный защитный провод или зажим

Провод или зажим подключения к бес-помеховому заземлению Зануляющий провод или зажим

L L1 L2 L3 N

L + L-М

Произвольно выбранные буквы или группы букв и цифр

РЕ PU

Примечание. В случае, если ошибочная замена обозначений сетей переменного и постоянного тока исключена, подводящие зажимы трехфазной сети могут иметь обозначения А, В. С. Полное обозначение подключающих зажимов электрооборудования постоянного тока состоит из группы букв и цифр и знаков laquo; + raquo; и laquo;- raquo;. Если ошибочная замена исключена, можно использовать только буквы, цифры или знаки laquo; + raquo;, laquo;- raquo; или же двухзначную комбинацию (например. К*. К , DI, Е2 и т. п.).

На обозначение выводов и расцветку проводов в преобразователях распространяется чехословацкий стандарт CSN 340165 (Правила обозначения голых и изолированных проводов расцветкой или цифрами). Важнейшим положением этого стандарта является обозначение защитного провода, для которого предназначена комбинация зеленого и желтого цветов. Это цветовое обозначение защитного провода является международным.

Нулевой провод обозначается голубым цветом при переменном и постоянном токе.

Расцветка голых проводов приведена в табл. 4.

В тяговых установках токоподвод к рельсу обозначается желтым цветом, а к контактному проводу-фиолетовым.

LZ-L3-PEN-

\РЕН

Рис. 3. Пример буквенных и цифровых обозначений зажимов и проводов согласно чехословацкому стандарту CSN330160

В числе испытаний, проводимых в соответствии с чехословацким стандартом CSN35 1540 (Основные испытания силовых полупроводниковых преобразователей), важнейшими с точки зрения конструкции являются следующие:

1) внешний осмотр и проверка соответствия технической документации;

2) измерение сопротивления изоляции;

3) испытание электрической изоляции на прочность;

4) испытания на нагрев;

5) климатические испытания;

6) механические испытания;

7) проверка степени защиты;

8) проверка шумовых характеристик.

При внешнем осмотре и проверке соответствия технической документации основное внимание обращается на:

1) защитные и декоративные покрытия, габаритные размеры, резьбовые соединения, заводской щиток и т. п.;

2) соответствие обозначений в преобразователе и документации; устройства защиты от опасного прикосновения;

3) соответствие установленных комплектующих изделий дцкументации;

*4) правильность электрического монтажа;

5) соответствие требованиям стандартов минимальных пробивных расстояний и длин путей утечки по поверхности.

Сопротивление изоляции измеряется относительно корпуса (заземляющего болта). Выходные и входные зажимы каждой цепи управления и силовые полупроводниковые приборы закорачиваются. Значение напряжения измерительного прибора зависит от номинального напряжения преобразователя.

Испытания ца нагрев производятся при пониженном напряжении и номинальном токе, а также заданных значениях токов перегрузки. Выход преобразователя закорачивается или включается на нагрузку с небольшим сопротивлением, которое можно регулировать и длительно поддерживать необходимое значение тока. Вспомогательные цепи преобразователя при испытании на нагрев питаются номинальным напряжением. Нагрев отдельных элементов при этих испытаниях не должен превышать значений, определенных соответствующими стандартами или техническими условиями.