ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ОХЛАЖДЕНИЕ ТИРИСТОРОВ

Превышение температуры р-п-р-п структуры сверх допусти­мого значения может привести к снижению напряжения (переклю­чения, к тепловому или электрическому пробою тиристора и вы­ходу его из строя. Кроме того, при превышении температуры выше допустимого предела увеличивается время включения тиристора, уменьшаются допустимые величины Du/Dt и Di/Dt

Нагрев тиристора, включенного в электрическую цепь, проис­ходит за счет электрических потерь в его р-п-р-п структуре, а так­же в контактах и сопротивлениях электродов. Для отвода тепла, выделяющегося в тиристорах, в установках электропривода при­меняются два основных вида систем охлаждения: естественное воздушное и принудительное воздушное. Выбор системы охлаж­дения для тиристорных преобразователей зависит от многих об­стоятельств: мощности преобразователя, требования надежности работы, характера нагрузки, допустимых габаритов преобразовате­ля, условий работы и т. п.

ОХЛАЖДЕНИЕ ТИРИСТОРОВ

Рис. 34. Зависимость /Сд=/(а).

1 — трехфазная встречно-параллель­ная схема; 2 — трехфазная мосто­вая перекрестная и4 шестифазная нулевая встречно-параллельная схе­ма; 3 — трехфазная перекрестная схема.

В институте Тяжпромэлектропроект с 1961 г. проводятся рабо­ты по созданию тиристорных преобразователей средней и большой мощности с естественным охлаждением. При этом преобразователи отличаются высокой надежностью и простотой эксплуатации, пол­
ной статичностью (отсутствуют вентиляторы, необходимые в случае принудительного воздушного охлаждения), бесшумностью работы, несколько повышенным к. п. д. по сравнению с тиристорными пре­образователями, где применяется принудительное охлаждение. Нормальный температурный режим работы тиристора при естест­венном охлаждении обеспечивается тем, что последний устанавли­вается на соответствующем радиаторе.

Общее количество тепла, выделяющегося в р-п-р-п структуре тиристора, передается к окружающей среде через припой, корпус тиристора, контактную поверхность радиатора под вентилем и, наконец, сам радиатор.

Для установившегося режима перепад температуры Ат при выделении в вентиле мощности Р можно определить по выражению

Лт=тп—X0PR, (56)

Где — тепловое сопротивление.

Индексы «п», «к», «р», «о» обозначают р-п-р-п переход, корпус тиристора, радиатор и окружающую среду соответственно. Обычно т дается в °С, Р — в вт и R — в град/вт.

Температурный перепад между р-п-р-п структурой тиристора и окружающей средой, как видно из формулы (56), пропорцио­нален мощности потерь Р и сумме тепловых сопротивлений про - межуточных слоев материалов (соответственно Rn.K, /?к. р, Яр.0), Поэтому для уменьшения температурного перепада необходимо стремиться к минимальным величинам этих тепловых сопротивле­ний.

Величина теплового сопротивления /?Р-0 является функцией конструкции радиатора, величины и состояния его поверхности, материала, из которого он изготовлен, и способа охлаждения. Максимально допустимое тепловое сопротивление радиатора /?Р-0 можно найти из уравнения

Максимально допустимую рабочую температуру р-п-р-п струк» туры тиристора ти устанавливает завод — изготовитель полупровод» никовых приборов. Так, например, для тиристоров типа ВКДУ-150 тп составляет 110° С.

Температура окружающей среды т0 зависит от условий рабо-с ты. Мощность Р определяется схемой преобразователя и пара­метрами вентиля.

Чем меньше величина теплового сопротивления радиатора Лр-о, тем большие потери мощности Р и, следовательно, большая нагрузка допускаются для тиристора при данной температуре окру­жающей среды т0.

Тепловая энергия от радиатора в окружающую среду при есте» ственном бхлаждении передается посредством конвекции и излу­чения. Полная теплоотдача от радиатора определяется известным выражением

Где Qk. h — количество тепла, рассеиваемое радиатором за счет конвекции и излучения (рассеивающая способность), вт ак — ко­эффициент теплоотдачи конвекцией, вт/см2 • град; аи — коэффици­ент теплоотдачи излучением, вт[см2 • град; тР — температура радиа­тора, °С; т0 — температура окружающей среды, °С; 5 — поверх­ность радиатора, см2 ц — коэффициент эффективности использова­ния ребра.

Отсюда видно, что для увеличения теплоотдачи радиатора не­обходимо увеличивать суммарный коэффициент теплоотдачи, вели­чину охлаждающей поверхности и коэффициент эффективности ис­пользования ребра.

ОХЛАЖДЕНИЕ ТИРИСТОРОВ

ОХЛАЖДЕНИЕ ТИРИСТОРОВ

Рис. 35. Радиаторы для естественного воз­душного охлаждения тиристоров.

А — конструкция, б — экспериментальные тепло­вые характеристики.

На рис. 35,а показаны радиаторы различной конструкции, предназначенные для естественного воздушного охлаждения тири­сторов. Экспериментальные зависимости перепада температуры «корпус веитиля — окружающая среда» от мощности потерь для этих радиаторов представлены на рис. 35,6, а их технические дан­ные приведены в табл. 5.

Радиатор 7 является стандартным медным шестилопастным радиатором типа Мбл, поставляемым Саранским заводом «Элек­тровыпрямитель», радиатор 8 — стандартный силуминовый литой радиатор Запорожского электроаппаратного завода (на рисунке не показан).

Из табл. 5 видно, что технологичные в изготовлении литые радиаторы обладают большим весом. Сборные радиаторы могут быть выполнены более легкими, однако их конструкция нетехноло­гична. Предпочтительным является изготовление радиаторов мето­дом выдавливания. На рис. 35,А под «номером 5 показан радиатор, изготовленный из профилированного алюминия. Рассеивающая способность этого радиатора равна 55 вт. На базе этого радиатора сконструированы силовые блоки разработанной в, ГПИ Тяжпром­электропроект серии тиристорных преобразователей AT. Номиналь­ный выпрямленный ток одного тиристорного блока при трехфаз­ной мостовой схеме равен 100 а (при естественном охлаждении).

При испытании различных типов радиаторов для естественного воздушного охлаждения тиристоров было замечено, что начало гибкого вывода тиристора оказалось самым горячим местом. Его температура на 20° С была выше температуры корпуса тиристора. Поэтому при естественном охлаждении тиристоров, нагруженных током, близким к номинальному, нельзя пренебрегать той частью тепла, которая отводится от р-п-р-п структуры тиристора через гибкий вывод. В тиристорных возбудителях мощных прокатных двигателей на гибкие выводы вентилей установлены охлаждающие пластины (9 на рис. 35,а). Температура гибкого вывода при этом снизилась на 20° С и не отличалась от температуры корпуса вен­тиля. Мощность возбудителя составляет 46 кет. Вентили силовой части преобразователя укреплены на литых силуминовых. радиа­торах увеличенных размеров (/ на рис. 35,А). Радиатор рассчитан на отвод от тиристоров 125 вт тепловых потерь. Тепловое сопро­тивление радиатора не превышает 0,32 град/вт. Однако габариты и вес этого радиатора значительны.

Длительная безаварийная промышленная эксплуатация тири­сторных возбудителей показала, что сконструированные радиаторы обеспечивают нормальный тепловой режим работы вентилей.

Более показательным примером успешного применения естест­венного охлаждения тиристоров может служить мощный тири­сторный преобразователь для питания прокатного двигателя клети проволочного стана. Номинальная мощность преобразователя со­ставляет 700 кет. При такой значительной мощности преобразо­ватель весьма компактен. Габариты преобразователя вместе с си­стемой управления и тиристорным возбудителем двигателя состав­ляют всего 2 500X900X11 800 мм.

Силовая часть преобразователя выполнена открытой без боко­вых стенок, что облегчает отвод тепла от радиаторов путем есте­ственной конвекции и делает этот метод охлаждения достаточно эффективным. Крыша преобразователя имеет жалюзи.

Радиаторы изготовлены из алюминия, конструкция сборная (3 на рис. 35,а). Радиатор способен отводить 100 вт тепловых потерь, и его тепловое сопротивление составляет 0,4 град/вт. На рис. 35,6 под номером 3 приведена экспериментальная характери­стика для этого радиатора. Вес радиатора относительно невелик и равен 6,5 кг.

Таким образом, создание мощных тиристорных преобразова­телей до 1 000 кет с естественным охлаждением вентилей не пред­ставляет больших затруднений.

Для охлаждения тиристоров в преобразователях средней и большой мощности обычно применяется принудительное воздушное охлаждение [Л. 29]. Радиаторы, изготовляемые заводами электро-

6—1333 73

Таблица 5

Технические данные радиаторов

Максимальная мощность рас­сеяния ради­атора при =40° I

Вт

Тепловое со­противление радиатора #р-о» Град Fern

Площадь охлаждаемой поверхности радиатора S, см*

Вес G, Кг

S '

Вт/см*

Примечание

Материал

G 9

Вткг

1

Силумин

15

7 200

125

8,35

0,0174

0,32

2

Алюминий

10,1

6 480

130

12,8

0,02

0,308

3

То же

6,5

6300

100

15,4

0,0159

0,4

4

То же

4,25

8 300

105

24,8

0,0126

0,381

5

Материал

2,1

1920

55

20,6

0,0286

0,73

АД31С

6

Алюминий

1,9

5 100

88

46,3

0,0153

0,454

7

Медь

1,85

960

34

18,3

0,035

1,18

8

Силумин

1,15

1250

45

39,1

0,036

0,88

9

Алюминий

0,22

250

14,5

70

0,058

2,76

Радиатор литой

Ребра впрессованы в коллектор радиатора

Ребра привинчены к коллекто­ру радиатора

Ребра привинчены к коллектору радиатора

Радиатор из профилированного алюминия

Радиатор сборный

Типовой радиатор Мб л Саран­ского завода, Электр овы пря­ми те ль"

Типовой радиатор Запорожского электроаппаратного завода

Радиатор на гибкий вывод ти­ристора

Промышленности, рассчитаны на применение обдува со скоростью 10—15 м/сек. Для получения такой скорости охлаждающего воз­духа преобразователи конструируются с шахтой, в верхней или нижней части которой устанавливается вентилятор.

Для рхлаждения группы тиристорных преобразователей целе­сообразно принять централизованную вентиляцию. Но в этом слу­чае возникают затруднения с распределением воздуха по преоб­разователям при помощи воздухопроводов. Для мощных преобра­зователей рекомендуется подавать охлаждающий воздух снизу, а нагретый воздух выбрасывать через отводящие короба в другое помещение.

При принудительном воздушном охлаждении теплоотдача про­исходит главным образом за счет вынужденной конвекции. При этом способе охлаждения можно достигнуть низких значений теплового сопротивления радиаторов.

Тиристорные преобразователи с принудительным воздушным охлаждением имеют меньшие габариты по сравнению с преобра­зователями с естественным охлаждением, но им присущи некото­рые существенные недостатки: снижение надежности с введением в конструкцию статического преобразователя вращающегося вен­тилятора; шум при работе вентилятора; сильные шумы внутри агрегата в случае вытяжной вентиляции при скорости охлаждаю­щего воздуха больше 6—8 м/сек; загрязнение всех элементов пре­образователя пылью, засасываемой вентилятором; значительные вибрации, возникающие при работе вентилятора; необходимость установки дополнительной аппаратуры контроля исправной работы вентилятора (ветровое реле и т. д.), сигнализации и защиты пре­образователя в случае выхода вентилятора из строя.

ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Схема подключения электроприводов ЭТУ…

Схема подключения элктроприводов серии ЭТУ: Изготавливаем электропривода тиристорные под заказ, есть в наличии электропривода: ЭТУ-2-2 3747Д ЭПУ-2-2 302М и другие Контакты для заказов: msd@msd.com.ua или по тел. +38 050 4571330 …

Система автоматического регулирования

Преобразователь на тиристорах с транзисторной системой фазового управления имеет большой коэффициент усиления по напряжению. Поэтому, согласно требованиям статической точности, в САР с тиристорным преобра­зователем достаточно иметь в контуре регулирования дополнитель­ный …

Электропривод постоянного тока

Производим и продаем электроприводы ЭТУ, ЭПУ для двигателей постоянного тока, тел./email +38 050 4571330 / rashid@msd.com.ua На обороте тит. л. авт.: Я. Ю. Солодухо, Р. Э. Беляв­ский, С. Н. Плеханов …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.