姜新生
(新疆油田供熱公司 生產(chǎn)運行科,新疆 克拉瑪依834000)
整流濾波電路是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流濾波電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。在克拉瑪依油田供熱公司的實際工作中,廣泛的應用在電動機的調(diào)速中,例如在供熱公司的所有的爐排調(diào)速系統(tǒng)中,在輸煤的系統(tǒng)中,在鼓風、引風機的變頻電路中和在自動補水的變頻電路中都有實際的應用,(如昆侖等車間的FRENIC5000P11低噪聲高性能多功能變,F(xiàn)RENIC5000G11低噪聲高性能多功能變頻器,FRENIC-VP低噪聲高性能多功能變頻器……如在前進等車間的儀表SVP2002系列,在東南等車間的SWP-805-020-12-HL-P的數(shù)字顯示的儀表在S系列的變送器SBCC-1111-4/000儀表中)。在我們的供熱系統(tǒng)的生產(chǎn)實踐中,它起到了不可取代的作用。
在我們的供熱系統(tǒng)中廣泛應用的電源電路中的整流電路主要有:半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種,這三種整流電路輸出的單向脈動性直流電特性有所不同,半波整流電路輸出的電壓只有半周,所以這種單向脈動性直流電主要成分仍然是50Hz的;因為輸入交流市電的頻率是50Hz,半波整流電路去掉了交流電的半周,沒有改變單向脈動性直流電中交流成分的頻率;全波和橋式整流電路相同,用到了輸入交流電壓的正、負半周,使頻率擴大一倍為100Hz,所以這種單向脈動性直流電的交流成分主要成分是100Hz的,這是因為整流電路將輸入交流電壓的一個半周轉(zhuǎn)換了極性,使輸出的直流脈動性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍,這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。
在電源電路的三種整流電路中,只有全波整流電路要求電源變壓器的次級線圈設有中心抽頭,其他兩種電路對電源變壓器沒有抽頭要求。
圖1
半波整流電路中只用一只二極管,全波整流電路中要用兩只二極管,而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個特點,可以方便地分辨出三種整流電路的類型。
圖2 全波整流電路
在半波整流電路中,當整流二極管截止時,交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對于全波整流電路而言也是這樣,當一只二極管導通時,另一只二極管截止,承受全部交流峰值電壓。所以對這兩種整流電路,要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高;而在我供熱公司的實際應用中橋式整流電路使用率是最高的。因為這種電路,是兩只二極管導通,另兩只二極管截止,串聯(lián)起來承受反向峰值電壓,在每只二極管兩端只有反向峰值電壓一半,故這一電路中,整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低,不易因電壓波動而擊穿整流二極。所以故障率低,使用平穩(wěn)。
圖3 單相橋式整流電路
等經(jīng)過整流后的電壓依然有交流電的成分,要想達到平穩(wěn)的直流電還需要對整流后的電路進行濾波。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作。濾波電路作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數(shù)降低,波形變得比較平滑,濾波器通常接在主電路與負載之間,用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。以達到各使用設備安全平穩(wěn)的工作。
濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波,一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器C,或與負載串聯(lián)電感器L,以及由電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。常用的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4
常用的濾波電路元件(電阻、電容、電感)組成,則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。無源濾波電路的結(jié)構(gòu)簡單,易于設計。
濾波電容,并聯(lián)在整流電源電路輸出端,用以降低交流脈動波紋系數(shù)、濾波電容不僅使電源直流輸出平穩(wěn),降低了交變脈動波紋對電子電路的影響,同時還可吸收電子電路工作過程中產(chǎn)生的電流波動和經(jīng)由交流電源串入的干擾,使得電子電路的工作性能更加穩(wěn)定。濾波電容在電路中的符號一般用“C”表示。在50赫茲市電的整流電路中,為了獲得好的濾波效果,選擇的濾波電容的電容量都比較大,最常用的為數(shù)百至數(shù)千微法的電解電容。
濾波電感,當流過電感的電流變化時,電感線圈中產(chǎn)生的感生電動勢將阻止電流的變化。濾波電感在電路中的符號一般用“L”表示。當通過電感線圈的電流增大時,電感線圈產(chǎn)生的自感電動勢與電流方向相反,阻止電流的增加,同時將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲于電感之中;當通過電感線圈的電流減小時,自感電動勢與電流方向相同,阻止電流的減小,同時釋放出存儲的能量,以補償電流的減小。
由于電抗元件在電路中有儲能作用,并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時,能把部分能量存儲起來,而當電源電壓降低時,就把能量釋放出來,使負載電壓比較平滑,電容C具有平波的作用;與負載串聯(lián)的電感L,當電源供給的電流增加(由電源電壓增加引起)時,它把能量存儲起來,而當電流減小時,又把能量釋放出來,使負載電流比較平滑,即電感L也有平波作用,最終得到平穩(wěn)的電壓。
但在我們實際的工作中,由于我們的供熱作業(yè)環(huán)境的多樣性,有一些地方的電器電路因環(huán)境而導致的故障也不少。如電路板因環(huán)境因素腐蝕電路板而出現(xiàn)電路短路和斷路故障不時發(fā)生以及整流二極管擊穿;變壓器次級線圈因負荷過重而短路。
電源無輸出:當電源在有負載情況下,測量不出各輸出端的直流電壓時即認為電源無輸出。這時應先打開電源檢查保險絲,通過保險絲熔斷情況來分析故障范圍。當電源在有負載情況下,測量不出各輸出端的直流電壓時即認為電源無輸出。這時應先打開電源檢查保險絲,通過保險絲熔斷情況來分析故障范圍。保險絲熔斷并發(fā)黑,說明有嚴重短路現(xiàn)象,應重點檢查整流濾波電路交流濾波電容因交流浪涌電壓擊穿而短路,交流主回路橋式整流電路中某個二極管擊穿。所以可選擇耐壓更高的二極管進行更換.:保險絲熔斷但不發(fā)黑說明不是短路引起保險絲熔斷,一般是負載的負荷太重,電流較大的原因所致,這時可以斷開負載,先檢查整流濾波電源,如正常,再去修理負載的負荷太重的緣由。
電源有輸出:但電壓低,一般是負載電路的故障,可以使用段開法來找出故障點。
掌握整流濾波電路的分析和維修,對于供熱系統(tǒng)有著舉足輕重的重要作用,可以在供熱運行中有效的預防設備故障發(fā)生,故障的發(fā)生率,使得故障及時有效的排出,以保證供熱設備安全平穩(wěn)的運行。
[1]三相橋式全控整流電路諧波和功率因數(shù)分析[J].能源技術(shù)與管理,2011(1).
[2]電工學:下冊[M].水利電力出版社,1978,6.
[3]職業(yè)技能叢書:維修電工[M].2002,1.