Мой сайт

Промышленные типы преобразовательных установок

Для промышленных электроустановок металлургической, машиностроительной, текстильной, горнорудной, химической и других отраслей народного хозяйства широко используют силовые преобразовательные установки для выпрямления переменного трехфазного тока частотой 50 Гц в переменный ток непромышленной частоты. По назначению преобразовательные установки применяют для питания электродвигателей станков и механизмов, внутризаводского электрического транспорта, электротермических установок, электролизных ванн, электрофильтров, сварочных установок и цеховых сетей постоянного тока и т. п. В зависимости от типа преобразователей тока преобразовательные установки делят на установки с двигателями-генераторами, с ртутными выпрямителями, с механическими выпрямителями, а также полупроводниковые преобразователи, агрегаты и устройства.

При оценке режимов работы преобразовательных установок и агрегатов как приемников и потребителей электроэнергии трехфазной сети переменного тока необходимо знать такие характеристики, как коэффициент полезного действия, коэффициент мощности, состав гармоник тока и напряжения при работе установки, регулировочную и внешнюю характеристики, требования к надежности электроснабжения, условия окружающей среды и т. п. Преобразовательные установки, имеющие трехфазную или шестифазную схему соединений, являясь генераторами высших гармонических, выдают в питающую их сеть 5, 7, 11, 13-ю и более высокие гармоники, что искажает кривую первичного тока. Преобразовательные установки как нелинейные сопротивления обусловливают несинусоидальность напряжения сети. Высшие гармонические токи и напряжения ухудшают коэффициент мощности потребителей сети, включая и преобразовательные устройства. Коэффициент мощности установок колеблется в широком диапазоне (0,65 - 0,95), а именно по установкам: электролиза 0,86 - 0,95; гальванотехники 0,65 - 0,93; машин постоянного тока 0,81 - 0,86.

Требования к бесперебойности электроснабжения определяются теми механизмами, станками и установками, которые получают питание от системы трехфазного переменного тока через преобразовательные устройства, агрегаты, подстанции. Перерыв в питании электролизных установок не приводит к тяжелым авариям с повреждением основного оборудования и может быть допущен на несколько минут, а в некоторых случаях на несколько часов. Режим работы электролизных установок дает достаточно равномерный и симметричный по фазам график нагрузки.

Преобразовательные установки для внутрипромышленного электрического транспорта (откатка, подъем, различные перемещения грузов и т. п.) по мощности относительно невелики (от сотен до 2000 - 3000 кВт). Коэффициент мощности таких установок колеблется в пределах 0,7 - 0,8. Нагрузка па стороне переменного тока симметрична по фазам, но резко изменяется за счет пиков тока при работе тяговых электродвигателей. Прекращение работы транспорта вызывает серьезные осложнения в работе предприятия, и поэтому эта группа потребителей должна снабжаться электроэнергией, как приемники I или II категории, допускающие кратковременный перерыв в питании. Питание этих установок производится переменным током промышленной частоты напряжением 0,38 - 35 кВ.

Преобразовательные установки для питания электрофильтров (с механическими выпрямителями) до 100 - 200 кВт имеют широкое применение для очистки газов. Питаются эти установки переменным током промышленной частоты от специальных трансформаторов; коэффициент мощности этих установок равен 0,7 - 0,8. Нагрузка на. стороне высокого напряжения симметрична и равномерна; перерывы в питании допустимы, а длительность их зависит от технологического процесса производства. В таких производствах, как химические заводы, эти установки могут быть отнесены к приемникам I и II категорий.

Области применения и типы преобразовательных агрегатов

Преобразователи на силовых полупроводниковых вентилях, главным образом на кремниевых, нашли широкое применение во многих отраслях народного хозяйства: в устройствах энергоснабжения и электрической тяги железнодорожного и городского транспорта, в электроприводе различных производственных механизмов, электрометаллургии, электрохимии и т. д.

Преобразовательные агрегаты представляют собой комплектные устройства, содержащие собственно выпрямитель, систему управления, устройства защиты и охлаждения силовых вентилей.

В зависимости от назначения и области применения к преобразователям с полупроводниковыми вентилями предъявляются различные требования по выходным параметрам, энергетическим показателям, массе и габаритам, стоимости и др. Выполнение этих требований приводит к разнообразным техническим и конструктивным решениям для преобразователей различного назначения.

Выпрямители без стабилизации выходного напряжения используются как источники питания цепей управления, для питания цеховых сетей постоянного тока, отдельных электродвигателей и др. Мощность таких выпрямителей находится в пределах от единиц до нескольких сотен киловатт. Некоторые выпрямители имеют подрегулировку выходного напряжения, производимую с помощью ответвлений на обмотках силового трансформатора.

Выпрямители со стабилизацией выходного напряжения используются как источники опорного напряжения в системах автоматического управления и как источники питания, обеспечивающие заданное протекание технологического процесса. Промышленность выпускает силовые выпрямители с дроссельным и тиристорным регулированием, их мощность не превышает 50 кВт, значения номинальных выходных напряжений составляют 36, 115, 230 и 340 В. Если силовые выпрямители предназначены для зарядки аккумуляторных батарей или для питания электролизных установок, то они оборудуются системой автоматической стабилизации выходного тока.

На базе силовых кремниевых вентилей в настоящее время созданы и выпускаются промышленностью малогабаритные выпрямители для электросварки на постоянном токе. Такие выпрямители позволяют просто регулировать ток сварки в широком диапазоне и имеют небольшую мощность холостого хода.

С развитием силовой полупроводниковой техники в автоматизированном электроприводе происходят качественные изменения. Релейно-контактная аппаратура, система АД-Г, ртутные выпрямители, силовые магнитные усилители заменяются тиристорными преобразователями. Это позволяет существенно повысить надежность электропривода, добиться лучших технико-экономических показателей, увеличить степень автоматизации. Для использования в электроприводе промышленностью выпускаются тиристорные преобразователи серий ПТТ и ПТТР, а также комплектные тиристорные агрегаты АТ и АТР на их основе. Эти установки предназначены для преобразования трехфазного переменного напряжения частотой 50 Гц в регулируемое по значению и направлению (только для ПТТР) выпрямленное напряжение и применяются для питания якорных цепей двигателей постоянного тока, обмоток возбуждения генераторов (в системах Г - Д) и двигателей (в системе ТП-Д или Г - Д), а также в качестве регуляторов напряжения в цепях с активной и активно-индуктивной нагрузкой.

По исполнению тиристорные преобразователи подразделяются на реверсивные (ПТТР) и нереверсивные (ПТТ). Такие преобразователи являются составной частью комплектных тиристорных агрегатов типа АТ и АТР.

Тиристорные преобразователи и агрегаты могут питаться: от сети напряжением 3 х 380 В через анодные реакторы или через силовой трансформатор, от сети напряжением 3 х 10 кВ через силовой трансформатор.

Преобразователи выпускаются с воздушным охлаждением силовых блоков от индивидуальных вентиляторов. Допускается также охлаждение от внешней системы вентиляции. Типовое обозначение преобразователей и агрегатов расшифровывается следующим образом:

А - агрегат (Л -преобразователь) тиристорный трехфазный без буквы - нереверсивный, с буквой Р - реверсивный для питания якорных цепей; с буквой В - нереверсивный для питания обмоток возбуждения номинальное выпрямленное напряжение, В максимальный ток 10-секундной перегрузки, А

Выпрямители без стабилизации выходного напряжения

В качестве источников питания постоянного тока в ряде случаев применяют простейшие выпрямители, состоящие из силового трансформатора и блока вентилей, собранных чаше всего по трехфазной мостовой или нулевой с уравнительным реактором схемам.

На рис. 38, а показана принципиальная схема силовой части выпрямительного агрегата мощностью 42 кВт, предназначенного для питания двигателей постоянного тока низкого напряжения.

Выпрямительный блок собран по трехфазной нулевой схеме с уравнительным реактором и укомплектован вентилями типа ВК2-200. Из конструктивных соображений вентили собраны так, что их аноды образуют минус, а средняя точка УР — плюс схемы выпрямления. Агрегат имеет принудительное охлаждение от электровентилятора и снабжен ветровой защитой, предотвращающей включение выпрямителя при отсутствии потока охлаждающего воздуха.

Рис. 38. Выпрямительный агрегат без стабилизации выходного напряжения. а — схема силовых цепей; б — внешние характеристики; в — зависимость к.п.д. и коэффициента мощности от нагрузки.

Максимальный допустимый ток агрегата 2400 А, номинальное выходное напряжение 52 В. На первичной обмотке ТС имеются ответвления, с помощью которых можно регулировать (при обесточивании нагрузки на время переключения) выходное напряжение на +5 и -10% номинального значения.

Защита агрегата от длительных перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем АВ, который имеет тепловой и максимальный расцепители. От внешних перенапряжений вентили защищаются RC-цепочками. Для защиты от возможных помех радиоприему имеются конденсаторы С_ф на стороне сети и отходящей линии постоянного тока.

На рис. 38, б показаны внешние характеристики выпрямителя, а на рис. 38, в - зависимости к. п. д. и коэффициента мощности от нагрузки. Агрегат Имеет высокие энергетические показатели, прост в обслуживании и надежен в эксплуатации.

Выпрямители со стабилизацией выходного напряжения

Для стабилизации напряжения силовых выпрямительных агрегатов они снабжаются системой автоматического регулирования, воздействующей на исполнительный орган - тиристоры схемы выпрямления или дроссели насыщения, включаемые последовательно с силовыми неуправляемыми вентилями.

На рис. 39, а представлена схема выпрямительного агрегата типа BA3-35/310 - ВАЗ-75/245, предназначенного для зарядки кислотных аккумуляторных батарей. Агрегат рассчитан на питание от сети переменного тока напряжением 380 В с нулевым выводом и имеет два режима работы:

в первом режиме заряд батарей осуществляется при стабилизации зарядного тока около 15 - 35 А, выпрямленное напряжение при этом растет по мере заряда батареи от 100 до 320 В (рис. 39,6, зона I);

во втором режиме заряд батарей осуществляется при стабилизации выпрямленного напряжения в пределах 220 - 245 В, ток при этом изменяется от номинального 75 А до О по мере заряда батареи (рис. 39, 6, зона II).

Рис. 39. Выпрямительный агрегат с дросселями насыщения для зарядки аккумуляторных батарей.

а — схема; б — внешние характеристики; I — область стабилизации тока при изменении напряжения от 100 до 320 В, II — область стабилизации напряжения при изменении тока от 0 до 75 А, III — область стабилизации тока при изменении напряжения от 0 до 220 В, IV — токовая отсечка.

Переключение с первого режима на второй производится перестановкой перемычек П₁ — П₂ — П₃ и переключением тумблера ПП₁. Агрегат может быть использован и для других потребителей постоянного тока, где необходимы U_d_cт = 220 ÷ 245 В при I_d ≤ 75 А или I_d_ст = 15 ÷ 35 А при U_d ≤ 310 В.

Регулирующим элементом агрегата является силовой магнитный усилитель (СМУ), рабочие обмотки ω_р которого включены последовательно с кремниевыми вентилями В1 — В2, соединенными по мостовой схеме. Напряжение на выпрямитель подается с трехфазного трансформатора Тр от вторичных обмоток ω₂ в режиме стабилизации напряжения и ω₂ + ω₃ при стабилизации тока. По рабочим обмоткам СМУ проходит пульсирующий ток, пропорциональный току нагрузки (см. рис. 11, г), и подмагничивает сердечники магнитного усилителя.

Для управления выходными параметрами СМУ имеет три обмотки управления: управляющую ω_у, ток в которую поступает от трехфазного выпрямительного моста на вентилях ВЗ — В4 через трехкаскадный усилитель постоянного тока на транзисторах Т₁ — Т₂ — Т₃, включенных по схеме с общим эмиттером; смещения ω_см, питаемую от того же моста через сопротивление R₁₄ и служащую для выбора начальной рабочей точки на характеристике U_нагр - f(U_y) магнитного усилителя; демпфирующую ω_д для предотвращения колебаний выходного напряжения СМУ. Напряжение на выпрямительный мост ВЗ — В4 подается с обмоток ω₄ силового трансформатора.

В схеме агрегата имеются два датчика регулирующих сигналов: датчик тока (ДаТ) и датчик напряжения (ДаН).

Датчиком сигнала тока I_d служит дроссель насыщения ДН, выпрямительный мост В5 и конденсатор С₁. Рабочая обмотка ω_р дросселя питается от обмотки ω₅ трансформатора Тр, токовая обмотка ω_{у.
т} включена в цепь нагрузки силового выпрямителя, обмотка напряжения ω_у. _н замкнута на демпфирующую обмотку СМУ.

Датчиком сигнала напряжения U_d служит мостик, состоящий из резисторов R₆, R₇, кремниевых стабилитронов Д₅, Д₆ и конденсатора С₂. Сигнал на мостик подается с выхода агрегата через делитель напряжения, состоящий из сопротивлений R₁₀, R₁₁, и далее через регулятор напряжения R₁₃ и резистор R₉.

Выходы датчиков нагружены через встречно включенные диоды Д₃ и Д₄ на резистор R₅. В режиме стабилизации тока датчик напряжения ДаН отключается тумблером ПП₁. При стабилизации напряжения сигнал от ДаН в рабочем диапазоне изменения тока нагрузки (до 75 А) больше, чем сигнал от ДаТ, поэтому сигнал от датчика тока оказывается запертым диодом Д₄. При токах нагрузки, превышающих 75 А, сигнал от ДаТ становится больше, чем от ДаН, и происходит токовая отсечка (ограничение величины Id — см. рис. 39,6, зона IV), так как ДаН запирается и агрегат работает как стабилизатор тока.

Стабилизация тока осуществляется следующим образом. Пусть ток на выходе агрегата увеличился, тогда возрастает подмагничивание дросселя ДН, вследствие чего уменьшится его индуктивное сопротивление и увеличится напряжение, подаваемое на выпрямительный мост В₅, а следовательно, и на выходе ДаТ (диод Д₄). Это вызовет уменьшение напряжения на входе первого каскада усилителя постоянного тока, так как на базу транзистора Т₁ поступает разность двух напряжений: эталонного с кремниевого стабилитрона Д₂ и напряжение сигнала с ДаТ, причем эталонное напряжение всегда больше напряжения сигнала. При уменьшении напряжения на базе транзистор Т₁ будет закрываться, это приведет к возрастанию напряжения на базе транзистора Т₂ и к уменьшению напряжения на входе транзистора Т₃. Сопротивление цепи эмиттер-коллектор Т₃ возрастет, а это приводит к уменьшению тока в обмотке управления СМУ, индуктивное сопротивление рабочих обмоток магнитного усилителя будет возрастать, а ток нагрузки I_d уменьшаться.

В режиме стабилизации напряжения схема работает следующим образом: если по каким-либо причинам напряжение на выходе агрегата уменьшилось, то уменьшится напряжение на измерительном мостике R₆ — Д₅ — R₇ — Д₆ и на выходе ДаН (диод Д₃). Напряжение, подаваемое на базу транзистора T₁ увеличивается (так как u_{б.
т}₁ = u_эт — u_дан), что приведет к срабатыванию полупроводникового усилителя и увеличению тока в управляющей обмотке СМУ. Индуктивное сопротивление рабочих обмоток СМУ уменьшится, и напряжение на выходе агрегата возрастет до прежнего значения.

Значение выпрямленного напряжения и тока устанавливается при помощи регуляторов напряжения R₁₃ и тока R₁₂. Ток стабилизируется в процессе заряда с точностью ±5% при изменении напряжения на нагрузке от 100 до 320 В и одновременном изменении напряжения сети на ±5% номинального значения 380 В. Напряжение стабилизируется в процессе заряда с точностью ±2% при изменении нагрузки от 0 до 100% и одновременном изменении напряжения сети на ±5%.

Охлаждение силовых вентилей В1 — В2 воздушное принудительное от вентилятора, вращаемого однофазным двигателем Д. Защита агрегата от перегрузок по току осуществляется максимальным реле РТ (на схеме рис. 39, а не показано), от коротких замыканий в силовом выпрямителе и трансформаторе - автоматическим выключателем АВ типа А3100.

Тиристорные преобразователи для питания двигателей постоянного тока

В течение последних лет в нашей стране проводится значительная работа по проектированию и изготовлению различных тиристорных электроприводов постоянного тока. Большое распространение получили тиристорные приводы серий ПТЗ и ПТЗР, которые предназначены для регулирования скорости механизмов подач металлорежущих станков и других рабочих машин с высокой точностью 5 - 10% и в широком диапазоне регулирования частоты вращения двигателя (Д = 200 ÷ 2000).

Приводы имеют нереверсивное (ПТЗ) и реверсивное (ПТЗР) исполнение и поставляются заказчику комплектно. В комплект привода входят: тиристорный преобразователь, электродвигатель постоянного тока типа ПБСТ со встроенным тахогенератором, силовой трехфазный трансформатор типа ТТ, задатчик скорости типа ПП26 или ПП60. Для реверсивного исполнения поставляются два уравнительных дросселя.

Рассмотрим принципиальную схему и характерные особенности элементов привода серии ПТЗ (рис. 40).

Рис. 40. Принципиальная схема нереверсивного привода серии ПТ3.

Силовой трехфазный трансформатор (ТС) серии ТТ применяется для согласования напряжения двигателя с напряжением сети и ограничения тока короткого замыкания. Трансформаторы серии ТТ - трехобмоточные. Вторичная обмотка обеспечивает получение напряжений двигателя 110 и 220 В при включении выпрямителя по трехфазной нулевой или мостовой схемам. Третья обмотка мощностью 0,6 кВ • А служит для питания цепей управления и возбуждения двигателя и тахогенератора.

Тиристорный преобразователь включает: тиристоры Т₁ — Т₆с системой управления, которая состоит из блоков БПН, БУ1 и БУ2; промежуточный транзисторный усилитель ПУ, источники питания обмоток возбуждения двигателя Д, тахогенератора ТГ, релейно-контактной аппаратуры (выпрямитель В1), регулятора скорости PC (выпрямитель В2) и полупроводниковых устройств (выпрямители ВЗ и В4).

В приводе ПТЗ применяется трехфазная мостовая схема выпрямления для наиболее полного использования по мощности двигателя и силового трансформатора. В приводе ПТЗР для уменьшения числа тиристоров используют трехфазную нулевую встречно-параллельную схему преобразователя.

Управление тиристорами осуществляется от полупроводниковой СУ. Каждый тиристор имеет индивидуальный канал управления (см. рис. 30, а). Конструктивно СУ тиристорами выполнена в виде трех блоков: блока пилообразного напряжения БПН для всех шести тиристоров (см. рис. 32) и двух строенных блоков управления БУ1 и БУ2 для тиристоров анодной (Т₂ — Т₄— Т₆) и катодной (Т₁ — Т₃— Т₅) групп (см. рис. 40).

Регулирование фазы отпирающих импульсов на тиристорах осуществляется постоянным напряжением U_cy, снимаемым с выхода промежуточного усилителя ПУ, который выполнен на кремниевых транзисторах по балансной схеме и состоит из трех каскадов (рис. 7). Усилитель имеет три входа: 10, 11 — для основного сигнала U_у, обусловленного разностью задающего U_зад, снимаемого с потенциометра PC, и напряжения обратной связи U_0. _c, снимаемого с тахогенератора ТГ; 23 — 24 — для сигнала токоограничения, поступающего с блока БТО, 12 — 13 — для сигнала гибкой обратной связи, подаваемого с корректирующего устройства КУ (на рис. 40 не показано).

Система токоограничения показана на рис. 40 и состоит из трех трансформаторов тока ТТ₁ — TТ₃, первичные обмотки которых включены последовательно со вторичными обмотками трансформатора ТС, а соединенные в звезду вторичные - на трехфазный мостовой выпрямитель с емкостным фильтром. При достижении током двигателя установленного значения (I_d = I_d _отс) стабилитрон Д₂, разделяющий выход блока БТО и вход усилителя ПУ, пробивается.

С увеличением тока двигателя I_d > I_d _отс возрастает напряжение, поступающее на вход 23 — 24 усилителя, и сигнал U_су на выходе ПУ резко снижается, что приводит к увеличению угла управления а выпрямителя и соответствующему снижению напряжения на якоре Д, при котором ток двигателя I_d равен току уставки I_d _уст. Значение I_d _уст регулируется изменением положения движка потенциометра блока БТО.

Тиристорные электроприводы серии ПТЗ представляют собой замкнутую систему автоматического регулирования с обратной связью по частоте вращения. Пуск двигателя осуществляется подачей задающего напряжения на регулятор скорости PC и напряжения питания на блоки БУ1 и БУ2 системы управления при предварительно включенных: силовом трансформаторе и промежуточном усилителе. При пуске на большие частоты вращения, а также при перегрузках двигателя в действие вступает токовая отсечка, ограничивающая ток якоря до установленной величины.

При изменении задающего напряжения U_зад, соответствующего снижению частоты вращения двигателя, или при его остановке изменяются полярность и значение напряжения на входе усилителя ПУ(U_у = U_зад — U_o_. _с), при этом срабатывает поляризованное реле РП (рис. 40), которое через промежуточное реле РТ включает контактор Т, и двигатель переводится в режим динамического торможения, а тиристоры Т₁ — Т₆ закрыты, так как отключается контактор Л и U_зад = 0.

Защита силовых элементов преобразователя при коротких замыканиях и при длительных перегрузках двигателя осуществляется автоматическим выключателем АВ₁ с комбинированным расцепителем.

Выпрямители для электросварки на постоянном токе

В качестве регулирующего органа в выпрямителях для электросварки применяются как дроссели насыщения, так и тиристоры. По сравнению с машинными сварочными агрегатами постоянного тока сварочные выпрямители имеют следующие преимущества: меньшую массу и размеры, отсутствуют вращающиеся части, более высокий к.п.д. и др.

Ниже в качестве примера рассмотрен выпрямитель типа ВДУ-504 (рис. 41) для дуговой сварки. Это основные технические данные:

Номинальная мощность	40,5 кВ • А
Питающая сеть: количество фаз напряжение (линейное), В частота, Гц потребляемый ток, А	3 380/220 50 60/105
Максимальное вторичное напряжение на холостом ходу, В	80
Номинальный ток сварки, А	500
Номинальное выпрямленное напряжение, В	50
Продолжительность цикла сварки, мин	10
Размеры (высота х глубина х ширина), мм	1275 х 816 x 940
Масса, кг	400

Преобразователь предназначен для однопостовой механизированной сварки выпрямленным током в среде СО₂ газа или под флюсом, а также для ручной дуговой сварки штучными электродами. Агрегат передвижной, предназначен для работы на промышленных предприятиях, обеспечивает плавное регулирование сварочного тока и напряжения при падающих и жестких внешних характеристиках.

Силовой выпрямительный блок (рис. 41, а) состоит из шести тиристоров Т₁ — Т₆ типа Т-160, собранных по трехфазной схеме с уравнительным дросселем Др1. Питание выпрямителя осуществляется от трехфазного трехобмоточного трансформатора Тр1, первичные обмотки которого в зависимости от режима сварки соединяются: в треугольник для получения жестких и падающих внешних характеристик диапазона I(U_d = 50 ÷ 27 В при I_d = 500 ÷ 250 А) и в звезду для диапазона II жестких характеристик ( U_d = 27 ÷ 18 В при I_d = 250 ÷ 100 А). Указанные характеристики изображены на рис. 41,6.

Рис. 41. Сварочный выпрямитель типа ВДУ-504 на тиристорах.

а — принципиальная схема; б — внешние характеристики агрегата.

Переключение обмоток Тр1 производится переключателем ВП. Включение агрегата в сеть осуществляется автоматом АВ, пуск выпрямителя - нажатием кнопки П, при этом срабатывает магнитный пускатель ПМ₁ и подает питание на двигатель вентилятора ЭВ, осуществляющий принудительное воздушное охлаждение тиристоров, и вспомогательные трансформаторы Тр2, ТрЗ и Тр4 (на схеме рис. 41, а показан только ТрЗ).

При нормальном вращении вентилятора поток воздуха включает ветровое реле РВ, в результате включается пускатель ПМ₂и получает питание первичная обмотка трансформатора Тр1.

Система управления включает в себя следующие узлы:

Фазосдвигающее устройство состоит из 12 обмоток вспомогательного трансформатора ТрЗ, шести диодов Д и резисторов R. Обмотки ТрЗ-II включены в шестифазную звезду и создают шестифазное синусоидальное основное опорное напряжение U_осн (рис. 42, а). Обмотки ТрЗ-III подключаются к соответствующей основной обмотке ТрЗ-II через диод и резистор и создают шестифазное разрешающее напряжение u_рзз , сдвинутое по фазе на 60° по отношению напряжения u_осн .

В результате сложения, напряжений u_раз и u_осн формируется шестифазное переменное напряжение u_у лэ , на которое накладывается управляющее постоянное напряжение U_y, изменяемое по величине, под действием которого происходит смещение переменного напряжения по отношению оси абсцисс (рис. 42, 6). Благодаря такому включению основных и разрешающих обмоток прохождение тока через основную обмотку будет определяться проводящим полупериодом соответствующей обмотки.

Рис. 42. Кривые напряжений на элементах системы управления тиристорами агрегата ВДУ-504.

Узел напряжения управления предназначен для получения регулируемого U_y, подаваемого в фазосмещающее устройство, которое представляет собой сумму встречно-включенных напряжений: стабилизированного напряжения смещения U_c_м, снимаемого с резистора R₂, и регулируемого задающего напряжения U₃.

Напряжение U_с_м вводится для расширения диапазона регулирования U_d при получении падающих характеристик U_d = f(I_d) агрегата. Напряжение U₃ представляет собой усиленную транзистором ПТ₁ разность напряжений: напряжения сравнения U_cp, снимаемого с регулятора R_рег, и напряжения сигнала обратной связи U_{о. с}, поступающего с выхода 1—2 магнитного усилителя УМ, токовая одновитковая обмотка управления которого включена в цепь нагрузки агрегата (рис. 41, а).

Узел формирования сигналов управления тиристора состоит из шести логических элементов типа М-403, представляющих собой усилитель постоянного тока с инверсным выходом. На вход каждого элемента подается изменяющийся по фазе сигнал u_у лэ (рис. 42, б), образованный совместным действием узлов формирования шестифазного синусоидального и управляющего напряжений.

С выхода логических элементов на управляющие электроды тиристоров поступают прямоугольные импульсы и_у. _т управляющего напряжения (рис. 42, в) в соответствии с фазировкой силовой цепи сварочного выпрямителя.

Работа схемы управления. Получение падающих внешних характеристик достигается при соединении первичных обмоток трансформатора Тр1 в треугольник и ТрЗ — в звезду, а также подключением датчика обратной связи (магнитного усилителя УМ с выпрямителем B₁ и фильтром RC) на сопротивление R₆ узла управления.

Начальный угол управления тиристорами при этом составляет ɑ₀ ≈ 30°, выпрямленное напряжение при холостом ходе U_dx = 75 В. Значение тока сварки регулируется потенциометром R_рег. При достижении выпрямленным током определенного значения возрастает сигнал обратной связи U_{0. с}, что приводит к уменьшению отрицательного напряжения на базе триода ПТ₁и росту напряжения U₃ на резисторе R₄. Напряжение управления U_y, равное разности U_CM - U₃, будет уменьшаться, это вызовет увеличение угла а и снижение выпрямленного напряжения U_d (рис. 42, г).

Для получения жестких характеристик диапазона I датчик обратной связи отключается (выключатель ВП₂), а в диапазоне II к тому же первичные обмотки трансформатора Тр1 соединяются в звезду, что вызывает уменьшение вторичного напряжения в √3 раз. Начальное напряжение U_d определяется значением U_cp, снимаемого с R_per. Жесткость внешних характеристик U_d = f(I_d) будет зависеть от падения напряжения в силовой цепи преобразователя.

Защита выпрямителя от токов короткого замыкания осуществляется автоматом АВ (I_н = 100 А, I_{уст. элм} = 430 А). Двигатель вентилятора, вспомогательные трансформаторы и другие элементы схемы управления защищаются плавкими предохранителями ПП₁.

Для защиты силового выпрямителя и двигателя ЭВ от длительных перегрузок (20-30% номинального тока) пускатели ПM₁ и ПМ₂ имеют тепловые реле (на схеме рис. 42, а не показаны). Защита тиристоров от коммутационных перенапряжений осуществляется цепочками R_K С_к. Для защиты от помех радиоприему, создаваемых при сварке, силовой выпрямитель снабжен емкостным фильтром С₁— С₃.