Общие сведения об электронных аппаратах высокого напряжения
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Электронные аппараты высокого напряжения по принципу действия и основным характеристикам не отличаются от электронных аппаратов низкого напряжения. Это обусловлено тем, что в тех и других аппаратах основными элементами, определяющими свойства аппарата, являются СПП. Однако практическая реализация аппаратов высокого напряжения связана с решением комплекса сложных задач, обусловленных, прежде всего, групповым (последовательным и параллельным) соединением большого числа полупроводниковых приборов.

На рис. 107 показан силовой блок аппарата переменного тока в однополюсном исполнении. В каждом направлении тока тиристоры соединены последовательно и параллельно в количестве, обеспечивающем расчетные параметры по напряжению и току проектируемого аппарата. С учетом ограниченной мощности единичных приборов общее их число в блоке может достигать нескольких десятков.

Очевидно, что главная цепь аппарата в этом случае будет содержать множество жестких контактных соединений, в связи с чем необходимо принимать специальные меры, позволяющие обеспечить низкие переходные сопротивления контактов и высокий уровень их надежности.

Рис. 107. Электрическая схема высоковольтного тиристорного блока с элементами защиты от перенапряжений

 

Другие задачи связаны непосредственно с характеристиками СПП, в частности с характеристиками тиристоров. Являясь быстродействующими ключевыми элементами, тиристоры не обладают идеальными для применения в аппаратах свойствами: и в состоянии высокой проводимости, и в закрытом состоянии в них происходит выделение относительно большого количества теплоты. В среднем на каждые 100 А тока в прямом направлении потери мощности в тиристорах при полном угле проводимости (180°) составляют около 200 Вт. Существенными являются также потери, обусловленные протеканием токов утечки, если приборы работают при напряжениях, близких к предельно допустимым.

При большом числе тиристоров в силовом блоке рассеивание выделяемой мощности потерь может быть осуществлено только при использовании специальной системы охлаждения, создание которой требует сложных технических решений, увеличивает массу и габариты силового блока.

По сравнению с аппаратами низкого напряжения тиристорные аппараты высокого напряжения имеют более сложную систему управления. Это объясняется как увеличением числа СПП в силовых блоках, так и более жесткими требования к параметрам формируемых системой управления управляющих импульсов. При создании системы управления должны быть решены вопросы, связанные с распределением управляющих импульсов по тиристорам, синхронизацией их с кривой тока или напряжения, обеспечением надежной электрической изоляции между силовой цепью, находящейся под высоким напряжением, и управляющими цепями.

Проблемы возникают также из-за неидентичности характеристик диодов или тиристоров, соединяемых в группы. При последовательном соединении разброс характеристик СПП по быстродействию при включении и выключении, а также различия по токам утечек в непроводящем состоянии могут вызвать неравномерное распределение напряжения по приборам. Чтобы при таких условиях аппарат был способен выполнять надежно свои функции, необходимо либо увеличивать число последовательно соединенных приборов, либо устранить неравномерность распределения по ним напряжения.

Первый вариант, как правило, не практикуется из-за существенного увеличения затрат и затруднений технического характера.

Более целесообразным является второй вариант, хотя он также требует и усложнения конструкции блока, и определенных дополнительных затрат. В частности, широкое применение для уменьшения разброса напряжений по приборам находят RС-цепи, подсоединяемые параллельно к каждому тиристору (рис. 107). В статических режимах работы аппарата (при частоте 50 Гц) напряжение достаточно равномерно распределяется при шунтировании приборов высокоомными резисторами.

Влияние неидентичности характеристик СПП сказывается также на распределении напряжения при последовательном их соединении – большая часть напряжения приходится на приборы с меньшими токами утечек. Причем не обязательно, что у одного и того же тиристора будет меньший ток утечки и в прямом, и в обратном направлении.

При изменении полярности прикладываемого напряжения, следовательно, может измениться и распределение напряжения по тиристорам.

Непредсказуемым также является изменение соотношения токов утечек с повышением температуры тиристоров. Кроме этого, можно констатировать, что во всем диапазоне изменения температуры и воздействующего напряжения обратные токи у тиристоров достигают значительно меньших значений, чем токи в прямом направлении, когда тиристоры находятся в закрытом состоянии. Максимальный разброс токов утечек, определяющий неравномерность распределения напряжения по тиристорам при последовательном их соединении, может составлять 500–800 % и более.

Для выравнивания напряжений применяются резисторы, включаемые параллельно каждому тиристору. Ориентировочно значение сопротивления этих резисторов должно быть на порядок меньше, чем сопротивление СПП при повторяющемся напряжении.


 


Дата: 2019-02-25, просмотров: 219.