СУДОСТРОЕНИЕ 1'2000
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
В. М. Приходько, канд. техн. наук (СПбГУВК)
Увлажнение изоляции обмоток является одной из главных причин аварийности судового электрооборудования. При эксплуатации во влажной среде может возникать значительный ток утечки по поверхности изоляции электрооборудования. Переувлажнение изоляции вызывает резкое возрастание проводимости и приводит к ее пробою. В связи с этим весьма актуальна разработка эффективных методов и технических средств для профилактической сушки изоляции. Наиболее эффективно для этого пропускать электрический ток через обмотки статора, управляя его величиной с помощью мощных силовых тиристоров и симисторов [1].
Прочность изоляции судовых электрических машин после их ремонта и сушки изоляции проверяется в электроцехах судостро-ительно-судоремонтных предприятий, а крупногабаритных электрических машин (гребные электродвигатели, главные генераторы и др.) — в судовых условиях.
Для управления технологическим процессом сушки изоляции обмоток судового электрооборудования, обнаружения скрытых мест повреждения изоляции и дефектации асинхронных двигателей, определения дефектной изоляции и диагностики ее пробоя в кабельных коммуникациях и воздушных линиях электропередачи целесообразно использовать тиристорные преобразователи (ТП) с перестраиваемой структурой силового блока, снабженные регулируемыми выходами постоянного и переменного (однофазного) токов [1, 2]. Опытный образец такого переносного универсального ТП с перестраиваемой структурой силового вентильного блока разработан и всесторонне испытан в условиях эксплуатации на теплоходе «Михаил Ломоносов». Его габариты 440 х 310 х 210 мм, масса не более 20 кг.
ТП состоит из тиристорно-диодного регулятора на силовых тиристорах УБ1, УБ2 и диодах Уй1, Уй2, системы управления мощными тиристорами, приборов контроля и элементов сигнализации (рис. 1). На вход ТП подается от судовой однофазной электрической сети переменного тока напряжение питания ивх величиной 220 или 380 В при частоте 50 Гц. Оперативно перестраиваемая структура силовой схемы представляет собой универсальный управляемый модуль, который может работать в режимах переменного и постоянного тока при реализации необходимо-
го способа испытаний (или сушки) изоляции судовых электрических машин, трансформаторов, берегового электрооборудования, распределительных сетей, воздушных линий электропередачи и кабельных коммуникаций. Силовая перемычка режима рода работы изменяет структуру силовой части ТП (рис. 2). Работа ТП в режиме регулятора переменного или выпрямленного напряжения определяется схемой подключения нагрузки 1^н1, Чн2 к выходным зажимам преобразователя. Для получения регулируемого переменного напряжения устанавливается сменная перемычка между зажимами 3—4, (подключается нагрузка 1^н1), а для создания регулируемого выпрямленного напряжения — перемычка между зажимами 1—2 (подключается нагрузка 1^н2). При работе на переменном выходном напряжении мощные тиристоры УБ1 и УБ2 соединены последовательно с силовыми диодами Уй2 и Уй1, соответственно. Две полученные таким образом ветви включены встречно-параллельно (см. рис. 2). Переменный ток на выходе ТП поступает через демпфирующий резистор (или дроссель) на первичную сторону испытательно-прожигающего трансформатора установки для определения дефектной изоляции различных объектов испытаний и отыскания места скрытого дефекта [3]. Параметры силового вентильного модуля ТП позволяют обеспечить по способу переменного тока [4] сушку и восстановление сопротивления изоляции увлажненных статорных обмоток нескольких параллельно включенных маломощных асинхронных двигателей (М1 — Мп) на штатном месте установки без демонтажа с судов с соединением их обмоток статоров последовательно, звездой или треугольником.
При работе с постоянным выходным напряжением тиристоры УБ1 и УБ2 и диоды Уй1, Уй2 образуют управляемый мост (см. рис. 2), с диагонали которого выпрямленное напряжение подается на нагрузку постоянного тока Чн2 для прогрева, подсушки и сушки активной части силовых трехфазных трансформаторов различного назначения.
При увеличении угла открытия тиристоров УБ1, УБ2 (уменьшении угла проводимости) выходное переменное (или выпрямленное) напряжение ТП и ток прожигания (сушки) изоляции кабеля понижаются. Наоборот, при увеличении угла проводимости ти-
СУДОСТРОЕНИЕ 1'2000
ЭЛЕШО- È РАДИООБОРУДОВАНИЕ СУДОВ
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема энергосберегающего универсального тиристорного преобразователя с перестраиваемой структурой
ристоров VS1 и VS2 выходное переменное (или выпрямленное) напряжение повышается, что приводит к увеличению тока прожигания (сушки).
Разработанный универсальный ТП отличается от известных стационарных преобразователей простой и надежной схемой управления мощными силовыми тиристорами VS1, VS2, реализованной по фазоим-пульсному методу с использованием освоенных отечественной промышленностью элементов радиоэлектроники.
Управление силовыми тиристорами VS1, VS2 осуществляется с помощью маломощного тиристора VS3, включенного последовательно с мостовым выпрямителем VD5— VD8. Управляющее устройство, схема которого приведена на рис. 1, позволяет расширить диапазон регулирования до 180о, а включение тиристора VS3 в диагональ выпрямительного моста VD5—VD8 — регулировать напряжение через управляющие переходы силовых тиристоров VS1, VS2 (на нагрузке) в течение обоих полупериодов напряжения сети. В управляющем устройстве универсального ТП реализована одна из разновидностей фазоимпульсного способа управления тиристором VS3 — так называемое интегральное управление. Оно заключается в том, что на входе генератора импульсов происходит сравнение (рис. 3) постоянного напряжения 1 и переменного напряжения 2. В мо-
мент равенства этих напряжений генерируется импульс 3 управления тиристором VS3. Переменное напряжение имеет пилообразную форму. Изменение момента возникновения управляющего импульса, т. е. сдвиг его фазы, производится в управляющем устройстве изменением скорости нарастания переменного напряжения 2а.
Управляющее устройство (см. рис. 1) включает в себя генератор пилообразного напряжения, триггер Шмитта \Г2, УГ3 и выходной ключевой усилитель VT1.
В ЦЭС РЭУ «Дальэнерго» накоплен опыт продолжительной экс-
Рис. 2. Перестраиваемые структуры силового вентильного модуля универсального ТП для режима переменного (а) и постоянного (б) токов
Рис. 3. Графики формирования импульсов при интегральном управлении универсальным тиристорным преобразователем:
1, 2 — импульсы постоянного и переменного напряжений соответственно; 3 — импульс управления тиристором
плуатации подобного универсального ТП, подтверждающий его высокую эффективность. Применение ТП позволило оптимизировать регулирование тока прожигания и обеспечить экономию электроэнергии [3, 5] при комплексных испытаниях электротехнических систем «берег—судно».
Внедрение разработанной методологии сушки, испытаний и диагностики изоляции судового электрооборудования с помощью переносного универсального ТП позволяет эффективно проводить комплекс этих работ при монтаже, эксплуатации и после ремонта на судне, а также в заводских условиях.
Литература
1. Приходько В. Переносной регулируемый симисторный преобразователь//Речной транспорт. 1995. № 1.
2. Приходько А. М, Приходько В. М. Тири-сторные преобразователи с перестраиваемой структурой//Энергетика и электрификация. 1991. № 3.
3. Приходько В. М, Кравченко В. И., Приходько А. М. Регулятор напряжения для устройства диагностики пробоя изоляции в линиях электропередачи//Энергетик. 1992. № 1.
4. Приходько В. М. Методика токовой сушки и восстановления сопротивления изоляции асинхронных двигателей на судах//Морской инженерный сервис. 1991. № 2.
5. Приходько В. М., Кравченко В. И., При-ходько А. М. Мобильная установка для комплексных испытаний и диагностики изоля-ции//Промышленная энергетика. 1995.
№ 10.
6. Приходько А. М, Приходько В. М, Кравченко В. И. Универсальный тиристорный регулятор для прогрева трансформаторов//Ме-ханизация и электрофикация сельского хозяйства. 1990. № 3.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.