Реверсивный преобразовательный агрегат для электролиза Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 C25C3/20 

который питался бы от одной вторичной обмотки трансформатора.

Все выпрямительные мосты агрегата со стороны постоянного тока подсоединены к двумсборным шинам, причем к одной шине мосты п1эямого направления тока подсоединены анодами вентилей, а мосты обратного направле|Ния тока - катодами вентилей. Подсоединение к другой шине постоянного тока обратное, т.е. мосты прямого направления тока подсоединены к ней катодами, а обратного направления тока - анодами вентилей.

Данный агрегат (прототип) являемс первым реверсиЕ1Ным агрегатом такой большой мощности. Однако этот реверсивный агрегат как всякий некомпенсированный- и при том управляемый преобразователь имеет низкий отстающий коэффициент мощности. Этот с одной стороны приводит к тому, что его трансформаторы загружены большой потребляемой из питающей сети реактивно мощностью, из-за чего не удается передавать в ванны электролита активную мощность, равную полной мощности трансформаторов, а с другой стороны не обеспечивает возможность генерирования агрегатом реактивной мощност в питающую сеть. Кроме того, тока в прототипе вызывает значительные толчки реактивной мощности.

Целью изобретения является повышение коэффициента мощности реверсивногопреобразова-, цельного агрегата для электролиза как. при прямом, так и обратном направлении выпрямленного тока, возможность выдачи агрегатЬм в ванны электролиза активной мощности, равно полной мощности его трансформаторов, а также возможность генерирования агрегатом реактивной мощности в .питающую сеть при меньших капитальных и эксплуатационных затратах, чем это необходимо для достижения указанной цели известными способами.

Это достигается тем, что в реверсивном преобразовательном агрегате для электролиза, содержащем два блока, из которых состоит из трансформатора с одной первичной обмоткой, подключенной к питающей сети и четьорьмя вторичными обмотками, подключенными к двум совмещенн1лм управляемом выпрямительным мостам прямогоii -двум аналогичным мостам обратного направления тока, с обеих сторон выпрямительных мостов включены о.бщие для обоих блоков компенсирущие устройства и изменено на обратное соединение первичной обмотки и одного из трсшсформаторов, причем компенсирующие устройства выполнегны с одной стороны выпрямительных мосто в виде двух двухфазных уравнительных реакторов, а. с другой стороны мостов в виде двух трехфазных реакторбв,.

задгунтированных конденсаторньхми батареями.

Кроме того, компенсирующие устройства могут быть выполнены в виде четырех одинаковых трехфазных реакторов, зашунтированных конденсаторными батареями и включенных по два с каждой из сторон выпрямительных мостов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема реверсивного преобразовательного агрегата на фиг. 2 вариант выполнения реверсивного преобразовательного агрегата.

Реверсивный преобразовательный агрегат содержит два блока 1 и 2, каждый из которых состоит из силового трансформатора 3, двух объединенных выпрямительных мостов 4 и тока направления и двух также объединенных выпрямительных мостов

5тока обратного направления. Кроме того, реверсивный преобразовательный агрегат содержит либо два трехфазных реактора 6, зашунтированных конденсаторными батареями 7, и два двухфазных уравнительных реактора 8 (см,фиг.1), либо четыре трехфазных реактора 9, зашунтированных четырьмя конденсаторными батареями 10 (см. фиг.2).

Реверсивный преобразовательный агрегат работает следующим образом.

В интервале времени, когда агрегат питает ванны электролиза прямым током, работают только выпрямительные г-юсты 4 обоих блоков 1 и 2. Во всех мостах 4 осуществляется искусственная коммутация вентилей, к которым подключены конденсаторные батареи 7 . Постоянные составляющие выпрямленного тока прямого направления гфоводятся трехфазными 6 и двухфазньгми 8 реакторами. Частот а напряжения на конденсаторах в два раза превкшает частоту напряжения питающей сети.

Двухфазные уравнительные реакторы 8 обеспечивают нормальную естественную коммутацию всех вентилей мостов 4, которые подключены к этим реакторам. При реверсе система управления закрывает ьюсты 4 и после необходимой паузы включает мосты 5, искусственная коммутация вентилей которых осуществляется теми же конденсаторными батареями 7, а нормальная естественная коммутация вентилей обеспечивается же двухфазныгии реакторами 8. Постоянные составляющие выпрямленного уока обратного направления проводятся теми: же трехфазными

6и двухфазными 8 реакторами. Далее через необходимое время снова производится реверс, и режим попеременной работы мостов, прямого и обратного тока повторяется.

Коммутация вентилей, к которым подключены конденсаторные батареи,

осуществляется с опережением против точки естественной коммутации.. Это приводит к тому, что в целом у агрегата как с четырьмя трехфазными реакторами, зашунтированными конденсаторными батареями, так и с двумя подобными устройствами и двумя двухфазными уравнительными реакторами угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока сети уменьшается, а следовательно, повышается коэффициент мощности агрегата, С цель возможности передачи в ванны электролиза активной мощности, равной полной мощности трансформаторов агрегата, выполняется агрегат по схеме на фиг.1, причем угол опережения включения вентилей, к которым подключены конденсаторные батареи, в агрегате выбирается таким, при котором угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока сети был бы близок к нулю. Трансформаторы агрегата при этом практически полностью разгружгиотся от реактивной мощности. За счет сдвига во времени искусственной коммутации вентилей с одной стороны выпрямительных мостов и естественной коммутации вентилей с дфугой стороны мостов частично разгружаются от тока обмотки-трансформаторов. Это и позволяет довести передаваемую в ванны активную мощность до полной мощности трансформаторов. Управление агрегатом по схеме на фиг.1 осуществляется в основном только вентилями, работающими в режиме естественной коммутсщии, т.е, вентилями, к которым подключены двухфазные уравнительные реакторы. При этом за счет указанного вьше сдвига коммут-аций, во-первых, в период реверса уменьшгиотся толчки реактивной мощности, а во-вторых, существенно улучшается гармонический состав сетевого тока и выпрямленного напряжения агрегата, так как агрегат работает в режиме, близком к двадцатичетырехфазному. Для обеспечения генерирования в питающую сеть реактивной мощности компенсирующие устройства выполняются в виде четырех одинаковых трехфазных реакторов, зашунтированных конденсаторными батареями (см, фиг,2), Мощность конденсаторных батарей определяется из необходимой величины опережающего коэффициента мощности, В этом случае все вентили агрегата работают с искусственной коммутацией, поэтому первая гармоника сетевого тока опережает первую гармонику напряжения сети и поэтому агрегат генерирует в питающую сеть реактивную мощность.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить коэффициент мощности реверсивного преобразовательного агрегата для электролиза, обеспечить выдачу в ванны электролиза активнь ю мощность,равную полной мощности силовых трансформаторов, уменьшить толчки реактивной мощности при реверсе, улучшить качества сетевого тока и выпрямленного напряжения, а также обеспечить генерирование реактивной мощности в питающую сеть при существенно меньших затратах на выполнение, установку и эксплуатацию компенсирующих устройств, чем при обычном выполнении

o компенсированных преобразователей,

изобретения

1.Реверсивный преобразовательный агрегат для электролиза, содержащий

5 два блока, каждый из которых состоит из трансформатора с одной первичной обмоткой, подключенной к питающей сети, и четырьмя вторичными обмотками, подключенными к двум совмещенным

0 управляет «м выпрямительным мостам прямого и двум аналогичным мостам обратного направления тока, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности как при пркиюм, так и обратном направле5нии выпрямленного тока, с обеих сторон выпpя JШтeльныx кюстов включены общие для обоих блоков компенсирующие устройства и изменено на обратное соединение первичной обмотки

0

у одного из трансформаторов.

2.Агрегат по п.1, отличающий с я тем, что, с целью возможности выдачи в ванны электролиза активной мощности, равной полной

5 мощности его трансформаторов как при прякюм, так и обратном направлении выпpя iпeннoгo тока, в нем общие

для обоих блоков компенсирующие устройства выполнены с одной стороны вы0прямительных мостов в виде двух двухфазных уравнительных реакторов, а с другой стороны мостов - в виде двух трехфазных реакторов, зашунтированных конденсаторными батареями,

3.Агрегат по п,1, отличаю5щийся тем, что в нем общие для обоих блоков компенсирующие устройства выполнены в виде четырех одинаковых трехфазных реакторов,зашунтированных конденсаторными батаре0ями и включенных по два с каждой из сторон выпрямительны) мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Аптер Э.М, и др. Мощные тирис5торные выпрямители для электроприводов постоянного тока. М,, Энергия, 1975,

2.Володв1н А.С, и др. Компенсация реактивной мощности на полупро0водниковом выпрямительном агрегате,

ПрогФлшленная энергетика №9, 1975,

3.Технический проект 79.0 48.0О,Oft Агрегат ПТР-БОООО/бБО Т-1Э Научнопроизводственного объединения

Энергоцветмет 152251, 1976.