Агрегаты питания с механическим выпрямителем

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Принципиальная электрическая схема агрегатов с механическим выпрямителем и ручным регулированием напряжения приведена па рис. 1.

Напряжение сети подается на автотрансформатор 1, выходное напряжение которого изменяется с помощью регулятора и подается на первичную обмотку повыси-тельного трансформатора 2. Ток высокого напряжения выпрямляется механическим выпрямителем 3 и подается на коронирующую систему электрофильтра 5. Механический выпрямитель снабжен приводным двигателем 4.

Каждый агрегат независимо от его мощности и способа регулирования выходного напряжения имеет пульт управления и сигнализации, где размещаются пусковая, контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура, приборы световой и звуковой сигнализации аварийного режима в электрофильтре, показывающие приборы, а также кнопочная станция для включения и выключения агрегата.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия основных узлов агрегата.

Регулятор напряжения служит для изменения входного напряжения повысительного трансформатора. Электрофильтр отличается непостоянством электрического режима. В процессе работы вследствие непрерывных изменений электрической прочности межэлектродного промежутка (изменение концентрации взвешенных частиц, влажности, температуры газов, обвалы пыли или стекание струй жидкости, образующих проводящие цепочки, раскачивание коронирующих электродов и т. п.) в активной зоне аппарата периодически возникают электрические разряды в виде искр, переходящих в дуговой пробой. Поэтому приходится почти непрерывно регулировать подаваемое в электрофильтр напряжение, поддерживая его на максимально возможном уровне. Только при этом может быть обеспечена высокая эффективность аппарата.

В агрегатах с механическим выпрямителем первых конструкций (АФ-18 и АФА-90-200) в качестве регулятора применялся автотрансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, осуществляемым вручную. Последующие агрегаты с механическим выпрямителем (АФАП-80-225) стали снабжаться автотрансформаторами с более совершенными регуляторами напряжения —

индукционными, которые позволяют относительно плавно изменять величину напряжения, подаваемого на электрофильтр.

Повысительные трансформаторы у агрегатов различных конструкций принципиально мало отличаются. В основном это однофазные аппараты с магнитопроводом стержневого типа.

Следует иметь в виду, что на коронирующие электроды электрофильтра подается несколько сниженное напряжение по сравнению с тем, которое можно измерить на выходных зажимах трансформатора. Падение напряжения происходит в основном на механическом выпрямителе (воздушные зазоры, коммутация). Поэтому при определении рабочего напряжения, подаваемого на электрофильтр, нельзя лользоваться величиной коэффициента трансформации повысительного трансформатора. Для правильного определения рабочего напряжения в электрофильтре обычно пользуются киловольтметром с делителем или шаровым разрядником, подключенным к выходным зажимам выпрямителя. Иногда для этих целей применяются осциллографы.

Конструктивно трансформатор представляет собой магннтоировод стержневого типа, на котором закреплены первичная и- вторичная обмотки. Магнитопровод с обмотками размещен в металлическом баке, заполненном трансформаторным маслом. Для уменьшения электродинамических нагрузок в моменты включения и отключения трансформатора обмотка высокого напряжения выполнена в виде четырех последовательно, попарно встречно соединенных секций. Секционирование значительно облегчает ревизию и ремонт обмотки трансформаторов.

Магнитопровод крепится к верхней крышке бака трансформатора четырьмя болтами. На крышке бака смонтированы: выводы высокого и низкого напряжения; зажимы для переключения обмоток низкого напряжения; пробивной предохранитель; подъемные кольца, связанные через шпильки с магнитопроводом,п редназначенные для подъема активной части трансформатора из бака вместе с крышкой; расширитель с маслоуказателем , предназначенный для уменьшения -поверхности соприкосновения трансформаторного масла с кислородом и водяными ларами воздуха и для контроля за постоянством уровня масла в баке.

Высоковольтные выводы трансформатора выполнены в виде маслонаполненных фарфоровых изоляторов. На выходных концах вторичной обмотки имеются дроссели, размещаемые в бакс трансформатора. На верхней крышке бака и па расширительном бачке имеются пробки с отверстиями для выхода воздуха и газов при расширении трансформаторного масла во время работы агрегата.

На боковой стенке бака имеется ртутный термометр и маслоуказатель. В нижней части бак имеет сливную пробку для отбора проб масла для испытаний. Сливная пробка пломбируется. К нижней части бака приварен болт для заземления трансформатора. Электрическая изоляция и температурный режим активной части трапеформатора рассчитаны только на работу в масляной среде. Трансформатор заполняется очищенным трансформаторным маслом.

На рис. 2 приведены общий вид повысительного трансформатора и схема соединения его вторичной обмотки.

Механический выпрямитель преобразует переменный ток высокого напряжения в выпрямленный. Он представляет собой синхронный переключатель, основной частью которого является крестовина, выполненная из изоляционного материала.

На концах крестовины укреплены наконечники, соединенные между собой попарно. Крестовина приводится во вращение синхронизированным электродвигателем типа СМ-1 мощностью 0,5 квт со скоростью вращения 1 500 об /мин.

По окружности, описываемой крестовиной, на специальных опорных изоляторах закреплены четыре щетки. К двум диаметрально расположенным щеткам подсоединены выводы повысительного трансформатора; третья щетка заземлена, а четвертая с помощью кабеля соединена с системой коронирующих электродов электрофильтра.

Двигатель механического выпрямителя с насаженной на его вал крестовиной располагается либо непосредственно у повысительного трансформатора на специальной металлической подставке сварной конструкции, либо на самом трансформаторе.

При скорости вращения синхронизированного электродвигателя 1 500 об/мин (25 об/сек) и частоте питающего тока 50 гц за один период крестовина выпрямителя повернется на 180°. Допустим, что при положении крестовины, показанном на рис. 3,а на щетку 1 от повысительного трансформатора подается отрицательный потенциал напряжения, а на щетку 3—положительный. При этом отрицательный потенциал будет передан от щетки / через воздушные промежутки и перемычку / к щетке 4 и далее на электрофильтр. В этот момент с щетки 3 положительный потенциал через воздушные промежутки и перемычку II будет передан щетке 2 и далее в цепь заземления.

Через половину периода (0,01 сек) ток изменит свое направление, и тогда к щетке 1 будет подан положительный потенциал, а к щетке 3 — отрицательный. Но за это время крестовина успеет повернуться на 90° и займет положение, показанное на рис. 3,6. При этом положительный потенциал от щетки 1 будет передан по перемычке II к щетке 2 и далее в цепь заземления, а отрицательный потенциал от щетки 3 по перемычке / будет подан к щетке 4 и далее на электрофильтр. Через следующие полпериода снова на щетку 1 будет подан отрицательный потенциал, на щетку 3 — положительный, а крестовина повернется еще на 90°, как это показано на рис. 3,в.

Таким образом, на коронирующие электроды электрофильтра всегда подается выпрямленный ток отрицательной полярности,

Из рассмотренного выше следует, что в случае подачи на щетку1 .положительного потенциала при положении крестовины, показанном на рис. 3,а, на электрофильтр всегда будет подаваться выпрямленное напряжение положительной полярности. Поэтому для контроля полярности тока питания в агрегатах первых конструкций применяется индикатор полярности (неоновая лампа). В последующих агрегатах стали применяться специальные устройства для автоматического выбора полярности напряжения.

К настоящему времени агрегаты с механическим выпрямителем все еще составляют большую часть агрегатного парка в нашей стране. Многолетний опыт их эксплуатации показал, что они работают достаточно устойчиво и надежно. Агрегаты с механическим выпрямителем относительно дешевы и устойчивы к электрическим перегрузкам.

автоматизированных агрегатов с полупроводниковыми выпрямительными устройствами.

В процессе их работы необходима частая регулировка крестовины выпрямителя для получения максимального тока.

Вследствие вибрации выпрямителя лопасти крестовины подвергаются значительным динамическим перегрузкам, что приводит к необходимости их частой замены. Вибрация также сокращает срок службы. подшипников приводного электродвигателя.

Работа механического выпрямителя сопровождается большим шумом и сильным искрением между щетками и наконечниками крестовины. В результате искрения происходит образование озона и окислов азота, которые отрицательно воздействуют на организм человека. Поэтому на подстанции каждый агрегат с механическим выпрямителем снабжается автономной вытяжной вентиляцией, требующей дополнительных капитальных затрат. Работа агрегата с механическим выпрямителем сопровождается генерацией токов высокой частоты, что требует установки специального оборудования для уменьшения радио- и телевизионных помех.

Вследствие сильного искрения мощность агрегата с механическим выпрямителем не может превышать 40 ква , тогда как на ряде производств, например на электростанциях с котлами большой мощности, для питания каждого поля электрофильтра требуется установка более мощных агрегатов.

В агрегатах питания с механическим выпрямителем ввиду отсутствия устрой ств дл я автоматического поддержания максимального напряжения регулировка осуществляется оперативным персоналом. Это создает значительные затруднения при эксплуатации установок на крупных предприятиях, где имеется большое количество агрегатов. Например, на электростанции средней мощности, оборудованной для очистки дымовых газов электрофильтрами, число агрегатов питания составляет несколько десятков. Естественно, что при таком числе агрегатов поддержание максимального напряжения на каждом из них — практически невыполнимая работа. Поэтому обслуживающий персонал вынужден идти по пути искусственного снижения рабочего напряжения, поддерживаемого на коронирующих электродах фильтра, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности электрофильтра.