    
Раздел: Документация
0 ... 41 42 43 44 45 46 47 ... 49 В отдельных .случаях, например при использовании преобразователя в специальных системах электроснабжения, могут предъявляться требования к времени его готовности принять нагрузку после подачи команды на включение. При использовании преобразователей в качестве составных частей АБП одним из основных является требование к длительности перерыва в питании на выходных шинах АБП во всех режимах работы, включая аварии в самом преобразователе (за счет его резервирования). При формировании требований к электрическим параметрам следует учитывать, что полупроводниковые приборы критичны к мгновенным значениям токов и напряжений, соответствующих предельным нормированным значениям для каждого конкретного типа прибора. Поэтому требования по увеличению даже кратковременных допустимых перегрузок или перенапряжений обусловливают необходимость увеличивать количество полупроводниковых приборов или переходить к использованию более мощных, т. е. рассчитанных на большие токи и напряжения. В ряде" случаев, например для тиристорных инверторов с конденсаторной коммутацией, в целях обеспечения перегрузки необходимо завышать установленную мощность элементов коммутирующих контуров. В результате для обеспечения даже кратковременных перегрузок приходится завышать в целом установленную мощность преобразователя. Конструктивно-технические требования преимущественно определяются условиями эксплуатации. Большое влияние на эти требования оказывает также функциональное место преобразователя— является ли он автономным, конструктивно-функционально законченным устройством или же составной частью электротехнической системы, имеющей общие пункты управления и отображения информации. Наиболее распространенным видом конструкции силового электронного устройства является сборная конструкция блочного типа. Поэтому одним из основных конструктивных требований является требование взаимозаменяемости составных частей устройства (конструктивных элементов, узлов, блоков и др.). В основе разработки конструкции обычно лежит группа требований к механической стойкости изделия. При этом указывают все виды возможных при эксплуатации и транспортировке механических воздействий (одиночные удары, вибрация и др.) и их значения.у Конструкция должна обеспечивать возможность контроля электрических параметров в процессе производства и эксплуатации при помощи встроенных и (или) внешних средств контроля. Это требование непосредственно связано с группой требований по проведению регламентных работ, связанных с обслуживанием и ремонтопригодностью (изделия. 266 Для эксплуатации конструкции в условиях повышенной влажности или непосредственного воздействия воды, а также при наличии агрессивных компонентов в окружающей среде обоснованным является требование герметичности изделия, для выполнения которого может быть эффективно использована конструкция контейнерного типа (для преобразователей средней мощности). С учетом влияния окружающей среды покрытия изделий должны обеспечивать необходимую коррозионную ч стойкость и сохранять соответствующий декоративный вид. Такие же требования распространяются и на условия хранения изделий, которые должны указываться при разработке. Конструкция должна обеспечивать выполнение общих требований по безопасности, соответствующих «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ). В частности, в конструкции должно быть обеспечено электрическое соединение всех доступных прикосновению металлических токоведущих частей изделия, которые могут оказаться под напряжением, с элементами для заземления. В свою очередь, способы и элементы заземления конструкции должны выполняться с условием обеспечения постоянства переходных сопротивлений. При этом сопротивления между заземляющими элементами и доступными частями аппаратуры не должны превышать определенных, нормированных значении. Конкретные условия производства, изготавливающего разработанный преобразователь, должны учитываться многочисленной группой технологических требований (например, к монтажу силовой части, печатным платам и др.), которые приводятся в; стандартах предприятия. Комплектующие элементы должны применяться в условиях и режимах, соответствующих требованиям, указанным в стандартах и. технических условиях. Ряд требований определяется функциями преобразователя в составе электротехнической системы или комплекса. Эта группа требований определяет электрическую стыковку преобразователя с другими компонентами системы: первичным источником, потребителями, распределительными устройствами, блоками управления "и отображения информации. При этом указываются типы разъемов (с их маркировкой), характер и уровень сигналов управления и передачи информации, требования к кабельным соединениям и др. Для преобразователей автономного исполнения, рассчитанного на работу с оператором, оговариваются требования к контрольно-измерительным и сигнальным средствам с учетом стандартизованных требований по метрологии. Конструктивное исполнение устройства должно также отвечать требованиям эргономики и технической эстетики. 6.3. ЗАЩИТА В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ Аварии, возникающие при эксплуатации силовых электронных устройств, в самом общем виде можно разделить на две группы: внутренние и внешние. Внутренние аварии обусловлены, как правило, отказом или изменением параметров одного или нескольких элементов устройства, а внешние — отклонением сверх допустимых значений параметров электроэнергии, питающей устройство. Для предотвращения развития аварийных процессов в силовых электронных устройствах предусматриваются различные виды защит. Последние отличаются функциональным назначением и схемотехническим исполнением. Здесь кратко рассматриваются типовые защиты электронных устройств, преимущественно на примере защит преобразователей и силовых регуляторов с учетом характерных для них аварийных режимов работы. Основой многих вторичных источников питания является выпрямитель. Внутренние аварии выпрямителя чаще всего бывают связаны с повреждением тиристоров или нарушениями работы СУ. Аварии, вызванные выходом из строя тиристоров по причине электрического или теплового пробоя, являются, как правило, наиболее тяжелыми, так как сопровождаются протеканием в схеме больших аварийных токов. Так, пробой одного из тиристоров трехфазного мостового выпрямителе приводит к возникновению короткого замыкания (КЗ) между двумя соответствующими фазами, рассматриваемого обычно как режим внутреннего КЗ. Максимальные значения аварийцых токов в элементах схемы выпрямителя при этом зависят также от момента возникновения КЗ (т. е. фазы соответствующей ЭДС). В наиболее неблагоприятном случае значение аварийных токов в цепях неповрежденных тиристоров достигает двойной амплитуды устанрвившегося тока, которая появляется при КЗ на выходе согласующего трансформатора. Это значение определяется внутренним сопротивлением питающей сети и параметрами согласующего трансформатора и в общем виде может быть выражено соотношением где Ефт — амплитудное значение фазной ЭДС сети, питающей выпрямитель; Rx, Lx—суммарные активное и реактивное, сопротивления одной фазы эквивалентной схемы, подключенной к комплекту тиристоров со стороны переменного тока (с учетом приведения ко вторичным обмоткам согласующего трансформатора). В цепи поврежденного тиристора аварийное значение тока может достигать еще больших значений. 268 При внешнем КЗ (непосредственною на выходе выпрямителя) в наиболее неблагоприятных условвиях, когда отсутствует, например, сглаживающий реактор вв цепи постоянного тока, а сопротивление шин мало (т. е. тадк называемое глухое КЗ), максимальные значения аварийных толков могут также достигать двойного значения амплитуды установ1ившегося тока КЗ. При этом скорость нарастания аварийных токо»в определяется внутренним сопротивлением первичного источникка, а также сопротивлением согласующего трансформатора в ссоответствии с (6.1). Иначе протекает аварийный процесс при внешнем КЗ на выходе выпрямителя, если сглаживающий реактор входит в контур короткозамкнутой цепи. Такой режим i наиболее часто встречается в практике, так как обычно сглаживвающйй реактор /,ф входит в состав преобразователя, а не наагрузки, возникновение КЗ в которой рассматривается. Наличие ииндуктивного сопротивления реактора в цепи КЗ ограничивает скоррость нарастания аварийных токов и тем самым облегчает задачу ; защиты от последствий КЗ. При возникновении внешних илци внутренних КЗ, а также При токовых перегрузках элементы виыпрямителей подвергаются повышенным теплОвым и электродиинамическим воздействиям. Для предотвращения выхода из стггроя оставшихся в работе полупроводниковых элементов применяются различные защитные средства. ( Следует отметить, что ряд внутренних аварий (например, нарушение нормальной работы С"У, потеря управляемости тиристором и др.) не вызывает значительных изменений токов в элементах силовых цепей, но приводит к ухудшению выходных параметров (недопустимьым отклонениям выходного напряжения, \ловышенным уровнями пульсаций и др.). Если потребитель критичен к этим шзменениям, то возникает необходимость его защиты при тадкого рода авариях. - -К внешним авариям также относится появление на входе сетевых перенапряжений, способньых нарушить нормальную работу схемы или свести к выходцу из строя ее элементов. Для исключения этого необходимое предусматривать защиту от входных перенапряжений. Основными требованиями к занщитжым средствам силовых электронных устройств в целом и - вы прямителей в частности являются требования по обеспечевдию надежности, селективности и быстродействия. Если перовые два требования характерны для большинства электроттехнических устройств, то требование по быстродействию обусловлено спецификой силовых полупроводниковых приборовд, которые обладают низкой перегрузочной способностью. Кро]>ме того, выход из строя этих приборов происходит при прежвыииении допустимых мгновенных значений токов и напряженнийл приводящем к нарушению внутренней их структуры. Наиболее простым способом защиты полупроводниковых приборов является использование предохранителей, выполненных на основе плавких вставок. Это специальные типы предохранителей, отличающихся высоким быстродействием. Такие быстродействующие предохранители обычно предназначены для защиты от токов КЗ, но не перегрузки. Особенностью использования предохранителей является необходимость согласования тепловых эквивалентов плавких вставок и полупроводниковых приборов. Тепловой эквивалент прибора определяется по формуле I2t = \i2{t)dt,(6.2) о где tn — время протекания тока через прибор; i(t)—функция изменения тока в приборе. Для обеспечения надежной защиты полупроводниковых приборов при аварии необходимо выполнять условие I2t0<I2tn,(6.3) где I2t0 и I2ta — тепловые эквиваленты отключения предохранителя и полупроводникового прибора соответственно. Обычно для эффективной защиты необходимо недогружать полупроводниковые приборы по току. Некоторые типы предохранителей, предназначенные для защиты силовых диодов и тиристоров, имеют средства сигнализации в виде микропереключателей, срабатывающих при перегорании плавкой вставки. Основным недостатком защитных устройств, выполненных на основе предохранителей является необходимость в замене перегоревших вставок, что снижает степень автоматизации работ при обслуживании. В то же время предохранители являются практически единственным эффективным защитным устройством полупроводниковых приборов при их параллельном соединении. Обычно количество параллельно включаемых приборов выбирается с запасом, обеспечивающим нормальную работу электронного устройства при выходе из строя одного из группы параллельно включенных приборов. Для защиты выпрямителей широко применяются быстродействующие автоматические выключатели, обеспечивающие многократное действие и возможность дистанционного управления. Автоматические выключатели (автоматы) обычно устанавливаются на входе выпрямителей в цепях, по которым в схему поступает напряжение питающей сети. Отключение автоматов при аварийных токах происходит за счет действия их защитных электромагнитных устройств, срабатывающих при достижении аварийным током установленного значения. Время отключения современных быстродействующих автоматов составляет единицы миллисекунд. Отключение автомата при токах перегрузки 270 производится за счет срабатывания встроенных в -автомат тепловых защитных устройств. Очевидно, что параметры защитного автомата должны выбираться из" условия обеспечения защиты неповрежденных полупроводниковых приборов при возникновении аварий. Для повышения эффективности защиты в мощных выпрямителях иногда используют сочетание автоматических выключателей и короткозамыкателей. Последние представляют собой устройства, создающие «глухое» КЗ металлическими контактами обычно на входе выпрямителя. Они обладают более высоким быстродействием по сравнению с коммутационными автоматами и при срабатывании шунтируют тиристорные цепи так, что аварийный ток начинает протекать через контакты короткозамыкателя минуя цепи тиристоров. Затем происходит срабатывание автомата, отключающего поврежденный выпрямитель от сети. В управляемых выпрямителях, выполняемых на тиристорах или других управляемых полупроводниковых приборах, возможно использование других способов защиты, реализуемых посредством электронных устройств. Основными из них являются: блокирование управляющих импульсов тиристоров; перевод выпрямителя в инверторный режим путем сдвига управляющих импульсов в тиристорах; принудительное прерывание аварийных токов с помощью коммутирующей емкости. Электронные защиты наиболее эффективны при внешних авариях, когда все элементы схемы к моменту возникновения аварии работают нормально. Обычно в преобразователях используют как электронные, так и электромеханические устройства защиты, что позволяет осуществить защиту в обширной области различных аварийных режимов, возникающих при эксплуатации. Контроль возникновений аварий осуществляется датчиками соответствующих параметров. На рис. 6.3 представлена обобщенная схема электронных защит различных типов для управляемого выпрямителя. В этой схеме датчик тока ДТ контролирует значение тока нагрузки, а параметры входного и выходного напряжений выпрямителя контролируются блоками контроля напряжения БКНХ и БКН2 соответственно. Сигналы об отклонении контролируемых параметров за допустимые пределы поступают от датчиков на электронный блок защиты БЗ. Последний формирует команды на включение соответствующих исполнительных органов защит, выполняемых также на основе элементной базы электроники. Наиболее простым способом электронной защиты является снятие управляющих импульсов- тиристоров выпрямителя. При поступлении команды от БЗ на блокировку импульсов в случае возникновения внешней аварии, например КЗ в нагрузке Лн, система управления СУ прекращает подачу управляющих импульсов на тиристоры выпрямителя. В результате 271 0 ... 41 42 43 44 45 46 47 ... 49 |
