Реверсивный преобразовательный агрегат для электролиза

Реверсивный преобразовательный агрегат для электролиза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!

Союз Советскмк Социалистическмк

Республик б!.й л вот:..а М-"А

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«н736300 (61) Дополнительное н ввт. сеид-ву (22) Заявлено 150377 (21) 2463127/24-07 с присоединением заявки Ио 2465 371/О 7 (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 М 7/12//

С 25 С 3/20

Государственный комитет

СССР по аеяам нзобретеннй н открмтнй (53) УДК 621. 314. .632 (088.8) Дата опубликования описания 250580 (72} Авторы изобретения

10. И. Хохлов и A. B. Баев (71) Заявитель

Челябин ский политехнический институт им. Ленинского комсомола (5 4) РЕВЕРСИВБЬЯ ИРЕОВРАЭОВАТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ

ДЛЯ ЭЛЕКТРОЗШЗА

Р евер си в ный прео бр а зо вател ь ный агрегат относится к области силовой преобразовательной техники и предназначается для питания ванн электро лиза меди, цинка и других элементов постоянным током с изменением его направления.

Известны некомпенсированные реверсивные преобразователи, используемые для электропривода (1 j .

Данные преобразователи имеют относи-. тельно небольшую мощность и низкий коэффициент иэщности .

Известен мостовой компенсированный нереверсивный преобразователь

25t

Известен также двенадцатифазный некомпенсированный реверсивный преобразовательный агрегат 50 кА, 850 В, предназначенный для питания ванн электролиза цинка, меди и других элементов током разного направле ния (3), Этот реверсивный преобразовательный агрегат, принятый в качестве прототипа, состоит из двух реверсивных некомпенскрованных преобразователей. Каждый из этих двух реверсивных преобразователей содержит силовой трансформатор со схе10 мой соединения обмоток А ()/ АЬо, ztBa совмещенных выпрямительных моста прямого направления тока и два таких же моста обратного направления тока.

Каждый совмещенный мост представляет т5 ссбой обычный выпрямительный мост, подключенный к з апараллельным вторичным обмоткам трансформатора с одинаковой схемой соединения. Два таких моста (один прямэго, другой обрат2() ного направления тока) подключены к запараллельным обмоткам, coemненным в звезду, а два других таких же иэста — к запараллельным обмоткам, соединенным в треугольник. Так как каждый совмещенный мост подключен к двум запараллельным обмоткам, то он содержит удвоенное число параллельно соединенных вентилей в каждой вентильной группе по сравнению

ЗО с несовмещенньж (обычным) мостом, 736300 который питался бы от одной вторичной о бмот ки тран сформатар а .

Все выпрямительные мосты агрегата со стороны постоянного тока подсоединены к двум. сборным шинам, причем к одной шине мосты прямого направления тока подсоединены анодами вентилей, а мосты обратного направления 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) является первым реверсивным агрегатом такой большой мощности . Однако этот реверсинный агрегат как всякий некомпенсированный.и при том управляемый преобразователь имеет низкий отстающий коэффициент мощности. Этот с одной стороны приводит к таму, что его трансформаторы загружены большой потребляемой из питающей сети реактивной мощностью, из-эа чего не удается передавать н ванны электролита активную мощность, равную полной мощности трансформаторов, а с другой стороны не обеспечивает возможность генерирования агрегатом реактинной мощности в питающую сеть. Кроме того, реверс тока в прототипе вызывает значительные толчки реактивной мощности.

Целью изобретения являет ся повышение коэффициента мощности реверсивного преобразовательного агрегата для электролиза как. при прямом, так и обратном направлении выпрямленного тока, возможность выдачи агрегатОм в ванны электролиза активной мощности, равной полной мощности его трансформаторов, а также возможность генерирования агрегатом реактивной мощности н питающую сеть при меньших капитальных и эксплуатационных затратах, чем это необходимо для достижения укаэанной цели известными способами.

Это достигается тем, что в реверсивном преобразовательном агрегате для электролиза, содержащем два блока, каждый из которых состоит из трансформатора с одной первичной обмот кой, подключенной к пит ающей сети, и четырьмя вторичными обмотками, подключенными к двум совмещенным управляемым выпрямительным мостам прямого -и .двум аналогичным мостам обратного направления тока, с обеих сторон выпрямительных MocTGB нключены общие для обоих блоков компенсирующие устройства и изменено на обратное соединение первичной обмотки и одного иэ трансформаторов, причем компенсирующие устройства выполнены с одной стороны выпрямительных мостов в виде двух двухфазных уравнительных реакторов, а, с другой стороны мостов в виде двух трехфазных реакторОв, 15

ЗО

4О

$O

ЬО

65 зашунтированных конденсаторными батаре ями .

Кроме того, компен сирующие устройства могут быть выполнены в ниде четырех одинаковых трехфазных реакторов, эашунтированных конденсаторными батареями и включенных по дна с каждой иэ сторон ныпрямительных мостов.

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

Реверсинный преобразовательный агрегат содержит два блока 1 и 2, кажд яй из которых состоит и з силового трансФорматора 3, двух объединенных выпрямительных мостов 4 и тока прямого направления и двух также объединенных выпрямительных мостов

5 тока обратного направления. Кроме того, реверсинный преобразователь— ный агрегат содержит либо два трехфазных реактора б, зашунтированных конденсаторными батареями 7, и дна двухфазных уравнительных реактора 8 (см.фиг.1), либо четыре трехфазных реактора 9, 3ашунтиронанных четырьмя конденсаторными батареями 10 (см. фиг,2)

Ренерсинный преобразовательный агрегат работает следующим образом.

В интервале времени, когда агрегат питает ванны зле ктролиз а пряьым током, работают только выпрямительные мосты 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 проводятся трехфазными б и двухфазными 8 реакторами. Частота напряжения на конденсаторах н два раза превышает частоту напряжения питающей сети.

Двухфазные уравнительные реакторы

8 обеспечивают нормальную естествен— ную коммут ацию всех вентилей мостов

4, которые подключены к этим реакторам. При ренерсе система управления закрывает мосты 4 и после необходимой паузы включает мосты 5, искусственная коммутация вентилей которых осуществляется теми же конденсаторными батареями 7, а нормальная естественная коммут аци я нентилей обе спечинается теми жс двухфазными реакторами 8. Постоянные со ст авл яющие ныпр ямленного тока обратного направления проводятся теми же трехфазными б и двухфазными 8 реакторами. Далее через необходимое время снова производит ся ре вер с, и режим поперемен най работы мостов. прямого и отвратного тока понторяется.

Коммутация вентилей, к которым

ПОДКЛЮЧЕНЫ КОНдЕНСатарНЫЕ бат арЕИ, 736300 осуществляется с опережением против точки естественной коммутации.. Это приводит к тому, что в целом у агрегата как с четырьмя трехфазными реакторами, зашунтираванными 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 целью 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 годключены конденсаторные батареи, в агрегате выбирается таким, при котором угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока сети был бы близок 20 к нулю. Трансформаторы агрегата при этом практически полностью разгружаются оТ реактивной мощности. За счет сдвига во времени искусственной коммутации вентилей с одной стороны выпрямительных мостов и естественной коммутации вентилей с другой 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 коммутации, т.е. вентилями, к которым подключены двухфазные уравнительные реакторы. При этом за счет укаэанного выше сдвига коммутаций, во †перв, в период реверса уменьшаются толчки реактивной мощ- 40 ности, 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 трехфаэных реакторов, з ашунтирован ных конденсаторными батареями ск. фиг.2) . Мощность конденсаторных батарей определяется из необходимой величины опережающего коэффициента мощности. В этом случае все вентили агрегата работают с искусственной

55 коммутацией, поэтому первая гармоника сетевого тока опережает первую гармонику напряжения сети и поэтому агрегат генерирует в питающую сеть реактивную мощность. 60

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

Формула изобретен и я

1. Реверсивный преобразовательный агрегат для электролиза, содержащий два блока, каждый из которых состоит из трансформатора с одной первичной обмоткой, подключенной к питающей сети, и четырьмя вторичными обмоткаьы, подключенными к двум совмещенным управляемы выпрямительным мостам прямого и двум аналогичным мостам обратного направления тока, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности как при прямом, так и обратном направлении выпрямленного тока, с обеих сторон выпрямительных мостов включены общие для обоих блоков компенсирующие устройства и изменено на обратное соединение первичной обмотки у одного из трансформаторов.

2. Агрегат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью возможности выдачи в ванны электролиза активной мощности, равной полной мощности его трансформаторов как при прямом, так и обратном направлении выпрямленнога тока, в нем общие для обоих блоков компенсирующие устройства выполнены с одной стороны выпрямительных мостов в виде двух двухфазных уравнительных реакторов, а с другой стороны мостов — в виде двух трехфазных реакторов, зашунтираванных конденсаторными батареями.

3. Агрегат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в нем общие для обоих блоков компенсирующие устройства выполнены в виде четырех одинаковых трехфазных реакторов,зашунтированных конденсаторными батареями и включенных по два с каждой из сторон выпрямительных мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. Володин A. С. и др. Компен сация реактивной мощности на полупроводниковом выпрямнтельном агрегате, Прожпаленная энергетика 99, 1975.

3. Технический проект 79 ° 0 48. 00. 0

Агрегат ПТР-50000/850 Т вЂ” 1Э Научнопроизводственного объединения Энергоцветмет 9 152251, 1976.