Дәріс. Түзетілген тұрақты токпен нәрлендіру көздері. Пісіру түзеткіштері

Пісіру процесін тұрақты токпен жүргізу үшін айнымалы токты тұрақты айналдыр тәсілі де қолданылады. Айнымалы токты тұрақты токқа айналдыруды – токты түзету, ал осы мақсатты іскес асыратын аппараттарды – түзеткіштер деп атайды. Электрдоғалы пісіруге қолданылатын пісіру түзеткіштерінің бәріне тән ортақ элементтері бар, олар: трансформатор (үш фазалы)– пісіруге қажетті ток күшімен қамтамасыз етеді, оны – күштік трансформатор деп атайды; түзеткіш блогы – токты түзету міндетін атқаратын негізгі элементі; іске қосу, реттеу, өлшеу және сақтандыру элементтері. Сонымен қатар пісіру түзеткіштері түзеткіш блокты ауамен салқындататын желдеткішпен жабдықталады. Түзеткіш блок кремнийлі немесе селенді вентильдерден құралады. Арнайы түзеткіштерде бұдан басқа да элементтер болады, олар пісір процесін жүргізуді жеңілдетеді. Түзеткіштердің құрылымы мен жұмыс принциптері бір-біріне ұқсас болғандықтан, олардың элементерінің орналасуымен танысу мақсатында ВСС-300 түзеткішінің жалпы көрінісі 25-суретте келтіріліп отыр.

25-сурет. ВСС-300 түзеткішінің құрылымдық сұлбасы:

1 – желдеткіш; 2 — қозғалыссыз орама; 3 — трансформатордың магнитөткізгіші; 4 — трансформатордың қозғалмалы орамасын жылжытытын механизм тұтқасы; 5 — трансформатордың қозғалмалы орамасы; 6 — селенді түзеткіш блогы; 7— қаптама.

 

Күштік трансформаторлар. Түзеткіштерде үш фазалы күштік трансформаторларды қолданудың тиімділігі басым екені анықталды. Сондықтан пісіру түзеткіштерін нәрлендіру үшін үш фазалы ток трансформаторлары кеңінен қолданылады. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы трансформатордың сыртқы сипаттамсымен анықталады. Сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң түзеткіштерде магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлар қолданылады. Үш фазалы трансформаторлардың жұмыс істеу принципі бір фазалы трансформаторға ұқсас. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасының қалыптасуына түзеткіш блоктың да әсері болуы ықтимал. Түзеткіште күрт құламалы сипаттама трансформатордың индуктивтігі арқылы қалыптастырлады. Осы мақсатта үш фазалы орамалары бір-біріне қатынасты жылжымалы, жылжымалы шунтты және басқарылымды шунтты трансформаторлар қолданылады. 26-суретте магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлік сұлбасы берілген.

Трансформатордың типі оның сенімділігі мен бағасының төмендігімен анықталады. Түзеткіш берілген жұмыс режіміне трансформатордың индуктивтігін Х_Т өзгерту арқылы келтіріледі. Жұмыс тогын реттеу еселігін өсіру үшін трансформатор орамаларын жалғастыру тәсілдерін әртүрлі қылып таңдайды. Трансформатор орамаларын жұлдызша етіп жалғастырғанда, пісіру тогы төменгі шекте реттеледі. Ал үшбұрышты сұлбамен жалғастырғанда пісіру тогы жоғары шекте реттеледі.

Трансформатордың құламалы сипаттамасын қалыптастыру дроссельді пайдалану арқылы да іске асырылады. Мұнда түзеткіш блок үш фазалы төмендетуші трансформатордан нәрлендіріледі. Трансформатордың магниттік таралуы қалыпты. Вольт-амперлік сипатаманың қажетті дәрежеде құлауы – трансформатордың екінші реттік орамасына үш фазалы магнитті қаныққан дроссель қосу арқылы жүргізіледі.

26-сурет. Трансформаторының магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлі сұлбасы

 

Түзеткіш блок белгілі бір сұлбамен жалғастырылған жартылай өткізгішті элементтер жиынтығынан тұрады. Жартылай өткізгішті элементтердің басты ерекшелігі, олардың вентильдік қасиетке ие болуы, яғни токты бір бағытта ғана өткізеді, соның нәтижесінде ток тұрақты (түзетілген) болып шығады. Жартылай өткізгішті элементтер басқарылмайтын – диодтар және басқарылатын – тиристорлар болып бөлінеді.

Кремнийлі басқарылмайтын диодтар үшін (27, а, сурет) материал ретінде жұқа кремнийлі тілімше (катод) қолданылады, оның бір жақ бетіне жұқа алюминий қабаты (анод) жалатылады. Ек жартылай өткізгіштің түйісуі кезінде түйіскен жерлерінде ауыспалы (өтпелі) қабат (П) пайда болады, ол электр тогын бір бағытта (анодтан А катодқа К) өткізіп, кері бағытта өткізбейді дерлік. Мұндай ауыспалы қабаты бар кремнийлі дискіні бөлшектенбейтін қымталған диод тұғырына дәнекерлеп қояды. Диодтың бір ұшында салқындатқышқа бұрап бекітетін бұрамсұқпасы бар, ал екінші ұшында майысқақ сым түріндегі шықпасы болады.

Кремнийлі басқарылмалы вентиль –тиристор төрт қабаттан және үш ауыспалы қабаттан тұрады (27, б -сурет). Егер мұндай элементке анодтан катодқа қарай сыртқы кернеу берілсе, онда ортаңғы ауыспалы қабат П₂ кері бағытта қосылған болады және тиристор ток өткізбейді. Егер оның басқарушы электродына (УЭ) оң потенциал (импульс) берілсе, онда ауыспалы қабат П₂ ашылады да анодтан катодқа қарай ток өтеді. Тиристор тек одан өтетін ток мәні нөлге дейін төмендегенде барып жабылады. Тиристор ашылуының электрлік бұрышын фаза бойынша, яғни импульсті беру ақытын нәрлендіретін кернеу синусоидасына қатысты өзгерте отырып түзетілген токтың орташа мәнін реттеуге болады.

27-сурет. Диод (а) және тиристор (б) құрылысы

 

Сонымен тиристор, токты түзету қызметін ғана, сонымен бірге пісіру тогын реттегіш қызметін де атқарады. Құралама жағынан кремнийлі тиристор кремнийлі диод сияқты жасалған, бірақ оның үшінші (басқарушы) электроды болады. Өнеркәсіпте кремнийлі және селенді диодтар мен кремнийлі тиристорлар кеңінен қолданыс тапқан.

Жартылай өткізгішті диодтар мынадай негізгі параметрлермен сипатталады: тура бағытта өтетін токтың орташа І_аорт және максимальды І_аmax мәнімен; вентильде ішкі кернеудің төменде шамасымен ∆U_а; вентильдегі кернеудің кері бағытты максимальды шамасымен U_вmax шекті қызу температурасымен Т_max . сонымен қатар, вентиль жұмысын сипаттайтын басқа да көрсеткіштер бар: вентильдің төзімділігі (ұзақ мерзім жұмыс істеуі), ПӘК және т.б. Тура бағытта кернеу шамасының төмендеуі неғұрлым аз болса, вентильдің сапасы соғұрлым жоғары болады.

Басқарылымды тиристорлар негізінен диодтарға тән көрсеткіштермен сипатталады, бірақ олардың өздеріне тән ерекшеліктері бар: қайта қосылыстыру кернеуі U_қ ; қосу тогының минимальды мәні І_б (немесе басқару тогы І_б –нің мәні i_а).

Тиристорларда тура бағытта керне төмендеуінің шамасы жоғарылау болып келеді. Сондықтан жүктемелік токтың шекті мәні бұларда сәйкес диодтармен салыстырғанда төмен. Тиристорлардың шекті қызу температурасы 100-110 ⁰ С. Асқын жүктемелікке сезімталдығы кремнийлі диодтармен бірдей.

Бір фазалы айнымалы токты түзету сұлбасы 28-суретте көрсетілген. Ол күштік трансформатор мен көпірлі сұлбамен қосылысқан төрт диодтан тұрады.

Түзету сұлбасының мұндай нұсқасында әрбір жартылай периодтан соң мәні нөлге дейін төмендейтін үздіксіз түзетілген лүпілдеген ток алынады.

28-сурет. Ток түзетудің бір фазалы екі жартылай периодты сұлбасы (а) және сыртқы тізбек (б) пен түзетілген тізбек (в) түрі

Пісіру түзеткіштерінде үш фазалы күштік трансформатор қолданылады, ол үшфазалы желінің бірқалыпты жүктелуін қамтамасыз етеді және түзетілген ток лүпілін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл жағдайда диодтарды екі жартылай периодты үш фазалы көпірлі сұлбамен қосылыстырады (29-сурет).

 

29-сурет. Үш фазалы айнымалы токты түзету:

а — қосылыстыру сұлбасы; б — сыртқы тізбектің үш фазалы тогы; в және г— түзетілген үш фаза тогы

 

Көпірдің әрбір иінінде вентильдер орнатылған. Әрбір фаза иінінде диодтар тізбектей жалғасқан. Әр фазаға екі түзеткіш вентиль орналастырылған, бұлардың өткізгіштігі қарама-қарсы бағытта. Үш иіндегі катодтар өзара қосылысып түзеткіштің катодтар тобын, ал анодтары қосылысып анодтар тобын құрайды.

Коммутацияланудың кез келген сәтінде екі вентиль жұмыс істейді, біреуі анод тобынан, ал екіншісі катод тобынан. әр вентиль айнымалы ток периодының 1/3 мерзімінде ток өткізеді. Түзетілген кернеу қисығына, айнымалы ток жиілігіне қатысты қарастырғанда, оған бағыт өзгерісінің алты еселенген жиілікті сипаттамасы тән. Өндірістік жиілік 50 Гц, ал түзеткіштегі жиілік 300 Гц. Жұмыс ұзақтылығы 2π/3-ке сәйкес вентильдегі анод тогының орташа шамасы төмендегі формуламен анықталады:

, (32)

мұндағы I_д - түзеткіш тогының орташа шамасы.

Негізгі әдебиет: 1 [39-43], 2 [140-144], 3 [326-331]

Қосымша әдебиет: 1 [130-157]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түзеткіштерінің құрылымы мен жұмыс принципі.

2. Түзеткіш блокты құрастыру сұлбаларының қандай түрлері болады?

3. Жартылай өткізгішті вентильдердің жұмыс ерекшелігі қандай?

4. Түзеткіштерде пісіру тогын реттеудің қандай тәсілдері бар?

5. Тиристорлар мен диодтардың қандай аырмашылықтары болады?