§ 1. Способы повышения напряжения и выпрямления тока

Для повышения напряжения в электроагрегатах используют специальные, в основном однофазные, трансформаторы. Специфические условия работы электрофильтра предъявляют особые требования к конструкции трансформатора и изоляции обмоток высокого напряжения, которая должна длительно выдерживать электродинамические перегрузки, возникающие при пробоях в электрофильтре. Для регулирования выходных параметров трансформатора его первичная обмотка секционируется.

На электроды электрофильтра должно быть подано напряжение определенной полярности, поэтому ток высокого напряжения, полученный после трансформатора, должен пройти выпрямление. Для этого применяют полупроводниковые выпрямители. Механические выпрямители давно сняты с производства.

Полупроводниковые выпрямители характеризуются высоким к. п. д., малыми габаритами и большой стойкостью к механическим воздействиям. Пропуская ток только в одном направлении, полупроводниковые выпрямители позволяют применять простые схемы выпрямления переменного тока, лишенные всяких движущихся частей. Наибольшее распространение получили схемы с селеновыми и кремниевыми диодами (вентилями).

Допустимая плотность тока в селеновых вентилях не превышает 50 мА/см², поэтому их изготовляют в виде пластин значительной площади, круглой, квадратной или прямоугольной формы, с центральным отверстием. На алюминиевую пластину наносят слой селена и поверх него контактный слой из легкоплавкого металла (сплав олова с кадмием) (рис. 13.1). Селеновый диод рассчитан на действующее переменное напряжение 18—30 В; наибольший выпрямленный ток 15—30 мА/см².

Рис. 13.1. Полупроводниковый селеновый выпрямитель: а — селеновый выпрямительный диод; б — сборный селеновый столбик. 1 — основная алюминиевая пластина; 2 — слой селена на пластине; 3 — слой из сплава кадмия, олова и висмута; 4 — контактная шайба; 5 — изолирующая втулка; 6 — контактный вывод; 7 — стягивающая шпилька; 8 — металлическая шайба.

Диоды собирают в столбы на изолированной шпильке в количестве, соответствующем выходному напряжению трансформатора. Столбы диодов обычно помещают в бак вместе с трансформатором, где они охлаждаются циркулирующим маслом. Предельно допустимая температура для диодов 60—80 °С. Срок службы селеновых выпрямителей 10 000 ч.

В настоящее время в агрегатах питания электрофильтров преимущественно применяют кремниевые выпрямители, которые, подобно селеновым, собирают и размещают в масляных баках вместе с трансформатором. Кремниевые диоды по сравнению с селеновыми более термостойки и компактны. Они допускают температуру до 150 °С и значительно большую плотность тока. Срок службы кремниевых диодов практически не ограничен.

В агрегатах питания электрофильтров применяют различные схемы полупроводниковых выпрямителей (рис. 13.2). В схеме с однополупериодным выпрямлением соотношение между напряжением выпрямленного и переменного тока составляет 0,45. В мостовой схеме с двухполупериодным выпрямлением это соотношение равно 0,9. Применяют и другие, более сложные схемы полупроводниковых выпрямителей.

Рис. 13.2. Схемы включения полупроводниковых выпрямителей: а — однополупериодная; б — двухполупериодная с удвоением напряжения; в — двухполупериодная мостовая; г — трехфазная мостовая. 1—трансформатор; 2— выпрямитель; 3 — электрофильтр; 4— конденсатор.