Высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство для электрофильтров Советский патент 1981 года по МПК H01F27/28 H02M7/10 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электрооборудованию для электронно-ионной технологии, предназначенному для питания электрофильтров газоочистки и пылеулавливания высокоомных пылей. Известно трансформаторно-выпрямительное устройство для питания элект рофильтров, состоящее из встречнопараллельно включенных тиристоров, т коограничивающего реактора, высоковольтного трансформатора, защитного реактора, высоковольтного выпрямителя с одним заземленным полюсом и про тивоположным полюсом, подключенньм . к электрофильтру 13. Однако дйя данного устройства характерны недостаточно высокая надежность- работы при повышении сопротивления нагрузки из-за появления неравнофазных режимов работы тиристоро и большие значения токов холостого хода. Наиболее близким по технической сущности решением к изобретению является высоковольтное трансформаторно-выпрямитвльное устройство, содержащее сетевой тиристорный регулятор, подключенный к трансформаторно-выпря мительному блоку, состоящему из высо ковольтного однофазного трансформатора с вторичными слоевыми обмотками, мостового выпрямителя с экранами и диагонально расположенными между ними вентильными группами и заградительного реактора,,расположенных в общем бакеС2. Недостатками известного устройства являются невысокая надежность работы при повьйиении сопротивления нагрузки (электрофильтров)выше номинального значения, что сопряжено с возникновением неравнофазных режимов работы противовключенных тиристоров и со сбоем работы установкиJ завышенные значения токов холостого хода установокj Цель изобретения - повышение надежности и снижение тока холостого хода. Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтном трансформаторно-выпрямительном устройстве для электрофильтров, содержащем сетевой тиристорный регулятор и трансформаторно-выпрямительный блок, состоящий из высоковольтного однофазного транс.форматора с первичной и вторичными слоевьлш обмотками, мостового выпрямителя с. симметрирующими экранами и

диагонально расположенными между ними вентильными: анодными и катодными группами и заградительного реактора со слоевой обмоткой, расположенных в общем баке, вторичные обмотки снабжены внутренними и наружными концентрически расположенными экранами, соединенными с линейными выводами, при этом вентильные группы выпрямителя подключены к наружным экранам вторичной обмотки.

Кроме того, катодные группы вентилей подключены к баку, а анодные группы соединены с наружным слоем обмотки заградительного дросселя,

К занснмам первичной обмотки подключена цепочка из последовательно выключенных резистора и конденсатора

На фиг о 1 приведена принципиальная схема устройства) на фиг, 2 и 3 конструктивное исполнение; на фиг.4 дополнительный вариант конструкции устройства,Устройство содержит однофазный повышающий трансформатор 1 с вторичной слоевой обмоткой 2 и первичной обмоткой 3, Выход вентильных групп 4-7 подключен к заградительному реактору 8. Первичная обмотка защищена экраном 9, Сяоевая высоковольтная обмотка снабжена внутренними 10 и 11 и наружными 1 и 13 электростатическими экранамиf соединенными с выводами А, Б высоковольтной обмотки трансформатора. Кроме того, устройство снабжено катодньи 14 и анодным 15 электростатическими экранами, В установках электрогазоочистки катод, как правило, заземлен.

На фиг,1 пунктирно показаны в виде конденсаторов искусственно образованньщ емкости между, экранами Низковольтная обмотка трансформатора через токоограничивающий реактор 24 и силоной тиристорный регулятор, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров 25 и 26, подключена к однофазной питающей сети переменного тока. Цепочка последовательно включенных резистора 27 и конденсатора 28 слулсит для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений ,

Управление тиристорами осуществляется от автоматического регулятора 29, подзцерживающего напряжение на элек1рофильтре на Максимальном пробойном уровне. Параллельно первичной обмотке включены конденсатор 30 и резистор 31. Нагрузкой высоковольтного выпрямительного устройства является электрофильтр 32. На фиг.1 пунктиром показаны также его эквивалентная емкость 33, образованная между коронирующими и осадительными электродами электрофильтра 32, и ьеяинейное сопротивление 34, соответствующее вольт-амперной характеристика коронного разряда в электрофильтра Указанные емкость 33 и сопротивление 34 изменяются во время нормальной работы электрофильтра в широких пределах в зависимости от многих факторов: температуры и запыленности газов в электрофильтре, влажности, давления, удельного электрического сопротивления пыли, ее дисперсности и т.п.

Устройство работает следукяцим образом,

К обмотке 3 трансформатора подводится питание от сети через реактор 24 и встречно-параллельные тиристоры 25 и 26. Высокое напряжение, индуцируемое в трансформаторе и выпрямителе , распределяется по емкостям 16-23, образованным экранами 10-15. Емкости 16 и 17 представляют собой емкЬсти, существующие между внутренней поверхностью обмоток 2 высокого напряжения и защитным заземленным экраном 9. Емкости 19 и 20 образованы наружными. экранами 12 и 13 обмоток 2 высокого напряжения и внутренней поверхностью катодного экрана 14. Емкости 18 и 21 образованы наружными поверхностями электростатических экранов 12 и 13 и анодным экраном 15, Емкости 22 и 23 образованы внутренней поверхностью наружных экранов 12 и 13 и наружной поверхностью катушек обмоток 2 трансформатора 1. Электростатические экраны 10-13 представляют собой незамкнутые цилиндрические экраны, аналогичные защитным экранам 9, установленным между обмотками высокого 2 и низкого 3 напряжени Общие электростатические экраны 14 и 15 плоские по форме, однако охватывают оба наружных экрана 12 и 13. Высота экранов ориентировочно равна высоте обМЬтки 2. Однако при необходимости регулирования величины емкости 30 указанная высота экранов может изменяться.Между экранами 12 и 14,13 и 14 устанавливаются высоковольтные выпрямительные столбы катодной группы 5 и б однофазного моста,а между экранами 12 и 15,13 и 15 - выпрямительные столбы анодной группы 4 и 7,для которых экраны 12-15 являются симметрирующими, т.е. служа для выравнивания напряжения по последовательной цепочке вентилей в динамических режимах при искровых и дуговых разрядах в электрофильтре. Тем самым выпрямительный мост конструктивно совмещается с трансформатором, так как ряд экранов моста оказывается смежными и взаимодополняющими для трансформатора и выпрямителя,

В ряде случаев при расположении линейных выводов А , Б на внутренних сзлоях обмотки 2 отпадает необходимость в экранах 10 и 11, а их функциьо выполняет внутренний слой обмотки 2, При расположении линейных выводов А , Б на нёфужных слоях обмотки 2 отпадает необходимость в экранах

12 И 13, а их функции выполняют наружные слои обмотки 2 (фиг. 4). При заземлении одного полюса выпрямителя роль заземленного экрана 14 может быть возложена на заземленные стенки металлического бака 35 (фиг. 4) . В качестве защитного реактора 8, служащего для защиты от импульсных токов при разрядах в электрофильтре, используется высокочастотный дроссель с ферритовым сердечником и слоевой обмоткой, наружный вывод которого подключен к вентилям, а внутренни вывод катушки реактора подсоединяется к нагрузке (фиг. 4), Таким образом в зависимости от конк)етного случая конструкция высоковольтного устройства может быть несколько изменена.

Все высоковольтные элементы устро ства помшцаются в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом; остальные низковольтные элементы устройства могут быть расположены как в баке, так и в отдельном шкафе управления, в котором расположен автоматический регулятор. При необходимости эквивалентная емкость 30 может быть дополнена специально подключенной к низковольтной обмотке 3 трансформатора 1 цепочкой из конденсатора и резистора (однако количественно из величина значительна, а конструкция громоздка).

В динамических режимах экраны оказывают следующее влияние. По мере увеличения угла регулирования силовых тиристоров 25 и 26 возрастает напряжение на первичной обмотке 3 силового трансформатора 1, соответственно возрастает напряжение на обмотке 2 высокого напряжения и на выходе выпрямителя, т,е. на электрофильтре 32. При постепенно увеличивается ток коронного разряда в электрофильтре и начинается процес электрогазоочистки. По мере увеличения слоя осажденной высокоомной пыли на осадительных электродах электрфильтра, при изменении температуры или влажности и каких-то других факторов активное сопротивление 34 электрофильтра 32 возрастает, и при этом снижается ток нагрузки и пгщени напряжения на реакторе 24, Однако автоматический регулятор 29 стремится поддерживать нагрузку на агрегате и увеличивает угол управления тиристоров 25 и 26. Угол прохождения тока нагрузки становится меньше угла проводимости силовых тиристоров, что обусловлено наличием значительного встречного напряжения на электрофильтре за счет емкости 33. В связи с нелинейностью кривой намагничивания стали трансформатора при углах проводимости тиристоров, близких к предельным, возникает неравнофазный режим работы, при котором дли-. тельности включенного состояния тиристороэ противоположных направлений устанавливаются разными. Наличие распределенных емкостей 16-23, образованных экранами 10-15, меняет характер переходных процессов, В результата установки общих экранов .14 и 15 между внутренней и наружной поверхностями экранов 12 и 13 создаются электрические емкости 18-21, ориентировочно в 1,1-1,5 раза превосходягцие величину емкостей 16 и 17, в связи с увеoличением поверхности экранного цилиндра при увеличении его диаметра. Ввиду того, что у высоковольтных трансформаторов коэффициент трансформации высок, емкость оказывается весь5ма значительной.

В результате предлагаемой установки экранов 10-15 за счет появления дополнительных емкостей 18-23 значительно в 4-6 раз, возрастает конструк0тивная емкость обмоток высокого напряжения трансформатора, т.е. эквивалентная емкость 30 устройства. Тем самым значительно увеличивается электрическая энергия, накопленная в указанных емкостях выпрямительного устройства,

5 а следовательно, возрастает амплитуда колебательного трка, приводящая к устойчивому- гашению тиристоров, устранению неравнофазного режима и повышению надежности и экономичности

0 работы выпрямительного устройства,а значит к всей установки электрогазоочистки. Устранение неравнофазного режима работы позволяет обеспечить надежную работу выпряг ителя при

5 токах значительно ниже номинального и вьлходньох напряжениях;, на 20-40% превьшающих номинальное (среднее значение) , т.е. приближающихся к a шлитудном значению выходного н.чпряже0ния, на которое обычно рассчитаны выпрямители электрогазоочнстки| тем самым улучшается процесс улавливания пыли в электрофильтре. Одновременно с этим значительно возрастает емкостная составляющая тока холостого хода,

5 что приводит к существенному снижению суммарного тока холостого хода установки.

Формула изобретения

1. Высоковольтное трансформаторно-выпрямительное устройство для электрофильтров, содержащее сетевой тиристорный регулятор, подключенный к трансформаторно-Быпрямительномублоку, состоящему из высоковольтного однофазного трансформатора с первичной и вторичными, слоевыми обмотками, мостового выпрямителя с симметрирующими экранами и диагонально расположенными между ними вентильныг1От анодными и катодными группами и заградительного реактора со слоевой обмоткой, расположенньс; в общем

баке, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения тока холостого хода, вторичные рбмотки снабжены внутренними и наружными концентрически расположенными электростатическими экранами, соединенными с линейными выводами, при этом вентильные группы выпрямителя подключены к наружным экранам вторичной обмотки.

2.Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что катодные группы вентилей подключены к баку.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что анодная jTpynna вентилей подключена к

наружному слою обмотки заградительного реактора.

4. Устройство по пп. 1-3, о т л ичающее ся тем, что между тиристорным регулятором и первичной обмоткой трансформатора параллельно последней включена цепочка из последовательно включенных резистора и конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 1205645, кл. Н 02 Н, 1970.

2.Шапиро С.В. и др. Тиристорные

и магнитно-Тиристорные агрегаты питания электрофильтров очистки газа. М., 5 Энергия, 1978, с. 30, рис. 2-2.

-HI--.

v 1

.-Ьл

НИ

V

;ji

Ч. i .-Hii