Конструкция блока силовых вентилей
Основным узлом блока силовых вентилей является групповой охладитель, представляющий собой интенсивно охлаждаемую водой медную шину значительной толщины, на которой установлены включенные параллельно полупроводниковые вентили. В машинах, разработанных до 1973 г., используются кремниевые вентили типа ВВ2-500 на средний ток 500 А, с резьбовым кольцом, устанавливаемые по 16 штук в групповой охладитель блока (рис. 20,а). Резьбовое кольцо 2 впаивается в расточку, выполненную в групповом охладителе 1. Вентиль 5 вворачивается в кольцо резьбовой частью корпуса, который является катодным выводом. Анодный вывод вентиля в виде гибкой косы подключается к анодной шине 4 блока. В групповом охладителе по системе внутренних каналов вода подводится непосредственно к нижнему торцу корпуса каждого вентиля, что обеспечивает эффективное охлаждение. Круглая резиновая манже-
|
|
|
та, сжимаемая торцом корпуса вентиля при вворачивании в резьбовое кольцо, уплотняет камеру охлаждения.
Групповой охладитель подключается к выводу вторичной обмотки трансформатора. Анодная шина блока подключается к отрицательной сборной шине выпрямителя. Кроме токоведущих шин, непосредственно соединенных с катодом и анодом вентилей (прямых шин), в состав блока входит дополнительная нулевая (обратная) шина 3, которая подключается одним концом к выводу вторичной обмотки трансформатора, а другим — к положительной сборной шине выпрямителя, являющейся нулевой точкой схемы. Нулевая шина расположена в непосредственной близости от двух прямых шин блока, отделена от них тонкими изоляционными прокладками и геометрически подобна им [7]. Благодаря такой конструкции достигается минимальная индуктивность цепи блока вентилей и отдельных участков, что снижает потери на коммутацию и улучшает распределение тока между параллельно включенными вентилями. Вентили, устанавливаемые в каждый блок, подбираются по прямому падению напряжения.
В машинах более поздней разработки (1973— 1974 гг.) применяются вентили таблеточной конструкции типа ВВ-1250 на средний ток 1250 А. Они также устанавливаются в блоке (рис. 20,6) на групповой охладитель 4 в виде медной шины. Вентили прижимаются попарно к групповому охладителю и индивидуальным катодным охладителям 6 с помощью болта 8, гайки 13, комплекта тарельчатых пружин 10 и коромысла 9. Усилие зажатия для равномерного распределения его между двумя вентилями 5 передается от гайки на тарельчатые пружины и коромысло через шайбы 11, 12 с шаровыми поверхностями, позволяющими коромыслу самоустанавливаться, опираясь на шаровые накладки 7 индивидуальных катодных охладителей. Значительная деформация комплекта тарельчатых пружин стабилизирует усилие сжатия вентилей, делая его независимым от возможных небольших деформаций элементов, входящих в сжатый пакет. С целью снижения требований к чистоте обработки поверхности группового и индивидуальных охла
дителей по обе стороны Вентиля усі'анавлийаюісіі прокладки из оловянной фольги. Кроме основной шины— группового охладителя, в состав блока входят еще две токоведущие охлаждаемые водой медные шины, изолированные друг от друга прокладками. К одной из них—катодной, являющейся прямым то - копроводом 1, подключаются проводящие ток вентилей гибкие шины 2, приваренные диффузионной сваркой к индивидуальным катодным охладителям. Средняя шина 3 блока является обратной нулевой шиной. Она геометрически подобна прямым шинам, расположена между ними и подключается одним концом к выводу вторичной обмотки трансформатора, а другим — к положительной сборной шине, являющейся нулевой точкой схемы выпрямителя. Групповой охладитель подключается к отрицательной сборной шине, а катодная шина блока — к другому выводу вторичной обмотки трансформатора.
Разработаны три типоразмера блоков вентилей, параметры которых приведены в табл. 2. Включение
Таблица 2
|
в каждую фазу выпрямителя машины по два или четыре блока параллельно обеспечивает номинальные сварочные токи 40, 63 и 80 кА при различных ПВ. В машинах с номинальным током 100 и 160 кА используются по два выпрямителя, работающих параллельно.
Таблеточные кремниевые вентили Типа ЁБ-1250 в соответствии с ГОСТ 10662—73 имеют амплитудное значение прямого падения напряжения не более 2 В. В связи с тем что этот тип вентиля предназначен для работы в цепях высокого напряжения, прямое падение напряжения оказывается близким к предельному значению. Учитывая, что выпрямленное напряжение в сварочном контуре при номинальном токе составляет 2—3 В, снижением прямого падения напряжения до практически реального значения 1—1,2 В можно существенно улучшить энергетические характеристики машин. Для цепей низкого напряжения разрабатываются специальные низковольтные кремниевые вентили с максимальным обратным напряжением не выше 100 В при амплитуде прямого падения напряжения порядка 1,2 В, которые будут применяться в контактных машинах.
Для обеспечения интенсивного отвода тепла, выделяющегося в вентилях, в групповом охладителе просверлены продольные и поперечные каналы, по которым циркулирует охлаждающая вода. Расход воды контролируется в машинах с помощью гидравлических реле. Такое охлаждение действует достаточно эффективно. Однако в местах перехода воды из продольных каналов в поперечные и обратно постепенно осаждаются растворенные в воде соли, сужая канал и ухудшая охлаждение. Для возможности механической прочистки каналов технологические отверстия в групповом охладителе, через которые производилось сверление каналов, закрыты резьбовыми вывинчивающимися пробками.
Остальные токоведущие шины блоков вентилей не требуют столь интенсивного охлаждения. Поэтому охлаждение их осуществляется с помощью медной трубки, припаянной по периметру шин. Трубка не имеет резких изгибов, благодаря чему засорение ее канала происходит значительно медленней и механической прочистки не требуется.