Высоковольтное пускорегулирующее устройство

ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Полезная модель относится к электротехнике, в частности к области преобразовательной техники и автоматизированного электропривода.
Известны пускорегулирующие устройства (ПРУ) для обеспечения «мягкого безударного пуска асинхронных и синхронных электродвигателей 1. ПРУ обеспечивают плавный пуск двигателей с автоматическим ограничением динамического тока (момента) и ускорения, что исключает следующие негативные явления: дополнительные потери мощности в пусковых режимах, чрезмерные динамические нагрузки в кинематике механизмов, электродинамические усилия в обмотках двигателей (особенно при больших мощностях), значительные снижения напряжения сети при одновременных пусках мощных двигателей, снижение сроков службы двигателей и др.
Приведенный выше аналог содержит противопараллельно включенные в каждой фазе тиристоры и RC-цепи, подключенные к фазам трехфазного асинхронного двигателя.
Однако из-за ограниченной величины рабочего напряжения существующих одиночных тиристоров (до 40-f60 класса по напряжению) данное устройство может быть применено ориентировочно в установках напряжением до 2,0 кВ. Для установок с высоковольтными двигателями, например, на 6,10 кВ и более применяют последовательное соединение указанных тиристоров.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является тиристорное высоковольтное преобразовательное устройство с воздушным охлаждением тиристоров фирмы ABB, выполненное на основе тиристорных столбов 2.
Данное устройство может быть представлено фигЛ и содержит тиристорные блоки 1-3, каждый из которых состоит из последовательно и противопараллельно включенных тиристоров 7-14 прижимной конструкции, к которым подключены блоки 4-6 делителей напряжений, состоящие из R и RC-цепей. Количество последовательных тиристоров определяется величиной рабочего напряжения двигателя 15 и допустимым напряжением тиристоров. Конструктивно блоки указанных тиристоров прижимной (таблеточной) конструкции набираются в тиристорные столбы.
На фиг. 16 приведен блок фазы А , состоящий из 2-х столбов, в каждом из которых соответственно по четыре тиристора 7,9,11,13 и 8,10,12,14. Между тиристорами располагаются охладители 16, а сверху и снизу столбов устанавливаются высоковольтные изоляторы 17. Соответствующие охладители столбов электрически соединены между собой и подключены к блоку делителей напряжения (фиг. 1,а).
Такое выполнение ПРУ благодаря последовательному соединению тиристоров позволяет использовать его для работы с высоковольтными двигателями. Недостатки прототипа - сложность и не технологичность конструкции. Это выражается в большом количестве специальных охладителей, сложности крепления тиристоров и равномерного их прижатия к охладителям без перекосов, особенно при изменениях температурного режима; невозможности использования ребристых профилей стандартных охладителей, используемых для массовых тиристорных преобразователей; неэффективности охлаждения тиристоров, особенно при больших токах двигателей.
Указанные недостатки усложняют устройство и снижают его надежность в целом.
Технический результат заявляемого решения - упрощение и повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что в высоковольтное пускорегулирующее устройство, содержащее в фазах последовательно и противопараллельно включенные тиристоры прижимной конструкции, соединенные с резистивными и резистивно-емкостными делителями напряжения в зависимости от уровня номинального напряжения в каждой фазе устройства последовательно включено определенное количество субблоков, состоящих из четырех тиристоров, размещенных на общем токопроводящем охладителе с чередующейся последовательностью электродов тиристоров; при этом каждый субблок имеет два силовых вывода, представляющих собой общие токи попарного соединения анодов и катодов соответствующих противопараллельных тиристоров. В субблоках попарное соединение анодов и катодов противопараллельных тиристоров осуществляется либо через щины, либо через дополнительные охладители. Отличительной особенностью предполагаемой полезной модели является то, что упрощение и повыщение надежности достигается за счет введения в каждую фазу устройства тиристорных субблоков, соединяемых между собой последовательно в зависимости от номинального напряжения пускорегулирующего устройства, при этом каждый субблок содержит четыре последовательно и противопараллельно включенных тиристора, размещенных на общем охладителе с чередующейся последовательностью электродов тиристоров; каждый субблок имеет два силовых вывода, представляющих собой общие точки анодов и катодов, соответствующих противопараллельных тиристоров, которые могут соединяться между собой шинами или дополнительными охладителями. Таким образом, упрощение и повышение надежности достигается созданием и введением в устройство специальных субблоков на базе четырех тиристоров и общего охладителя с соответствующим соединением тиристоров между собой. При этом в зависимости от назначения ПРУ в каждой фазе устройства соединяется последовательно между собой определенное количество таких субблоков. На фиг.2 приведена схема заявляемого ПРУ, где приняты следующие обозначения:
1 -3 - тиристорных блоки,
4-6 - блоки резистивных и резистивно-емкостных делителей напряжения, 7-14 - тиристоры тиристорного блока,
15- электродвигатель,
16- групповые общие охладители соответствующих групп тиристоров 7-10 и 11-14,
18-23 - четырех элементные тиристорные субблоки, входящие в состав тиристорных блоков фаз, 24,25- шины либо дополнительные охладители.
a, к -соответственно «анод и «катод тиристоров, установленных на общем охладителе субблока.
В предполагаемом устройстве силовые тиристорные блоки 1-3 подключены к фазам ABC сети и к блокам 4-6 делителей напряжений, каждый тиристорный блок 1-3 содержит последовательно и противопараллельно включенные тиристоры 7-14, соответственно соединенные и расположенные на общих охладителях тиристоры 7-10 и 11-14 образуют субблоки 18-23, последовательно включенные между собой в каждой фазе, выходы блоков 1-3 образуют клеммы для подключения двигателя 15.
Устройство работает следующим образом.
При положительной полуволне синусоидального напряжения, например, фазы (А) управляющие импульсы синфазно поступают на тиристоры 7,9,11,13, а при отрицательной полуволне - на тиристоры 8,10,12,14. Аналогично имеем для фаз Б и С. Длительность управляющих импульсов составляет около 180° эл. Система регулирования содержит контур ограничения пускового тока ПРУ и двигателя 15 на заданном уровне, например, равном () I „ом  Уровнем указанного ограничения определяется темп и время разгона двигателя, пускаемого от ПРУ.
На фиг.2 приведено устройство, содержащее в каждой фазе по два последовательно соединенных субблока. В общем случае возможно в фазе иметь 1,2,3 и более субблоков. Например, при выборе тиристоров по рекомендациям фирмы ABB с использованием тиристора типа 5STPO3x6200 с допустимым повторяющимся напряжением 5300В и напряжением сети и двигателя бкВ необхоЛд:а -Ul yf
OjU димо иметь в фазе по четыре последовательно включенных тиристора, т.е. по два субблока (фиг.2).
При напряжении сети и двигателя 10 кВ и использовании того же типа тиристора необходимо иметь шесть последовательно включенных в фазе тиристоров, т.е. три указанных субблока.
При напряжении сети ЗкВ достаточно иметь в фазе всего один указанный субблок. Принципиально возможно иметь и несимметричные субблоки, например, один с четырьмя тиристорами, а другой-с двумя. Это равносильно нечетному количеству последовательно соединенных тиристоров в каждой фазе (в данном случае трех тиристоров).
lfa
Источники известности:
1. B.A. Анисимов , А.О.Горнов, В.В. Москаленко. Тиристорные пусковые устройства в электроприводах переменного тока.«Привод и управление,информационно-аналитический журнал №1, 2002г., стр.32-34. 2. Фрагмент информации фирмы ABB «High Power Semiconductors, 2002г. (стр. 1,18,19).
l .fll