換流設備

換流設備是整流設備、逆變設備和直流變換的總稱，其中整流設備可將交流電變換為直流電，逆變設備可將直流電變換為交流電，直流變換設備可將一種電壓的直流電變換為另一種或幾種電壓的直流電。

中文名稱	換流設備
英文名稱	converter
定　　義	整流設備、逆變設備和直流變換設備的總稱。
套用學科	通信科技（一級學科），通信電源（二級學科）

基本介紹

• 中文名：換流設備
• 外文名：converter
• 套用學科：通信科技，通信電源

定義

換流設備是整流設備、逆變設備和直流變換的總稱。整流設備可將交流電變換為直流電；逆變設備可將直流電變換為交流電；直流變換設備可將一種電壓的直流電變換為另一種或幾種電壓的直流電。

1.整流設備。

20世紀50以前，我國通信電源使用的整流設備主要是用交流電動機驅動直流發電機的電動發電機組。這種整流設備工作可靠，電壓比較穩定，但效率低，噪音大，維護工作量大。50年代初期，具有一定穩定性能的靜止型硒整流器在小容量的通信局站獲得使用。50年代中期，由半導體矽二極體和磁飽和電抗器製成的具有自動穩壓性能的大功率矽整流器為通信部門採用。這種設備在性能方面優於發動發電機組，噪音減小，但因鋼、鐵消耗量大，功率因數低，價格貴等原因，沒有完全取代電動發電機組。60年代，具有整流和控制雙重功能的晶閘管問世。由於它的電流容量大，耐壓高，用它作為整流器件的大功率整流設備實現了設備的固態化和控制電子化。晶閘管整流器具有良好的自動穩壓穩流、穩壓限流以及保護、信號告警等功能，70年代以來，逐步取代了電動發電機組。晶閘管整流設器的缺點是仍有機械噪聲，功率因數低，諧波分量比較大，對市電或柴油發電機組電源的波形有干擾。70年代中期起，整流設備開始新的高頻開關型方向發展，它將市電直接經整流後逆變成高頻源，經過高頻變壓和高頻整流後變成所需要的直流電源，是一種高頻逆變器和高頻整流器的串聯設備。這種無工頻變壓器的開關型整流器具有體積小、重量輕、無機械噪聲、效率高、功率因數高、動態回響快等優點。

2.逆變設備

通信局站最早使用的逆變設備是小功率直流電動機驅動的鈴流發電機組。60年代初，我國使用旋轉式交流不間斷電源也是早期的逆變設備。它由裝在同軸上的交流電動機、直流電動機、交流發電機和慣性飛輪組成。市電正常時，交流電動機驅動交流發電機供給交流電；停電時，啟動直流電動機驅動交流發電機工作。同軸上的慣性飛輪的儲能保證在轉換過程中供電不間斷。60年代，晶閘管問世，用晶閘管作為逆變換流器件的大功率逆變器很快發展。同時，靜止式全電子控制的交流不間斷電源也開始進入實用階段。通信用的大功率逆變設備和交流不間斷電源設備，其逆變頻率均為50Hz，逆變電壓有三相380V和單相220V，輸出波形為正弦波。為了滿足對逆變波形的要求，對逆變電路作了多種改進，例如矩形波疊加方式、脈寬調製方式等。通信用逆變器和交流不間斷電源的發展方向是逆變電路模組化、智慧型化，進一步提高逆變器和交流不間斷電源的可靠性和效率。

3.直流交換設備

在技術上是高頻逆變和高頻整流的綜合。通信局站使用的直流變換器只要是為滿足通信設備對非基礎電源電壓的要求而設定的。功率為數百瓦的直流變換器，安裝在電力室或通信機房。功率僅十幾瓦至數十瓦的直流變換器，和通信設備安裝於同一機架上。在發展初期，直流變換設備的逆變頻率手工率開關器件功耗的限制，一般為20kHz。70年代末，由於功率場效應管的套用，逆變頻率提高到100kHz，最高可達到500kHz。80年代中期，直流變換器採用了諧振變換技術，其工作頻率可高達數兆赫，體積和重量都明顯減少，有效的提高了變換效率。80年代後期，小功率的直流變換設備選用高質量的元器件，改進安裝工藝，做成模板，實現小型化、高可靠性的要求，既可以安裝於機架上，也可以安裝於印刷電路板上。

種類

機關、企業電話站使用的換流設備通常有：乾式整流器，包括矽整流器、硒整流器和氧化銅整流器，在所需電功率很小的情況下，也有使用固體熱陰極充惰性氣體的整流管的。

乾式整流器

乾式整流器的整流作用發生在半導體與金屬接觸的臨界面中，並且以臨街面的特性作為先決條件，臨界面的電阻在半導體到金屬的方向比在相反方向的電阻小到幾千分之一。乾式整流器用於電壓從2伏到5000伏，電流從0.02安到200安以及200安以上的各種裝置中。其中氧化銅整流器與硒整流器得到了廣泛的套用。

整流管

在所需電功率很小的情況下，也有使用固體熱陰極充惰性氣體的整流管的。

配置

1.採用浮充時，一般設2台具有自動穩壓性能的整流器互為備用，每台的容量要滿足充電或浮充中較大容量的需求。對負荷量較大以及晝夜負荷變化較大的電源，可採用3台整流器，每台的容量應在2台並機運行時滿足最大浮充電流的需要。當蓄電池組充電的需要大於上述容量時，其中一台整流器的容量應能滿足蓄電池組充電的需要。並機使用的整流器必須有自動穩壓，穩流的性能。

2.採用交流直供時，當全部利用通信機械自帶直供整流器進行交流直供時，一般只設1台浮充用的整流器，兼做充電和浮充（維持直供整流器時）只用。

3.採用直流升壓器供電時，一般每8台及以下同一類型直流升壓器設1台備用。

4.通信站一般設1台落後電池充電機（兼做油機發電機啟動電池的充電機），但當所裝設的整流器中有一台已經能滿足最大容量落後電池個別充電之用時，則可不設。

5.站場通信用交流直供整流器，一般按工區範圍備1~2台。

容量計算

增音站中的換流設備有用作充電用的，也有作浮充用的；這兩種情況對換流設備的要求是不同的，所以需要分別加以計算。為了使浮充、充電的換流設備能互為備用，其規格一般應滿足兩種情況中容量較大的一種。

充電狀態

蓄電池充電有兩種方式，一種是定電流充電，用著穩定裝置的換流設備時常採用這種充電方式；另一種是變電流的充電方式，即充電開始時，電流用的比較大，帶電池快充滿時，將充電電流適當減小。根據1960年郵電部批准的電信電源設備維護規程，在增音站中採用後一種充電方式。

1.充電種類不同對換流設備容量要求也不同，換流設備應對有市電及無市電的情況分別考慮。

在有市電的地區，對於電池充電時間的要求不是特別嚴格，一般要求電池額定容量的1/10的電流充電。當電池快充滿時，適當的減小充電電流直到充完為止。對於沒有市電的增音站，其主要電源靠每天開油機供給。油機連續運轉時間以10小時為宜，如此則電池充電在10小時內充滿，在充電的前7個小時，用電池容量的1/7.2電流充電。

對充電換流設備電壓的要求

2.在實際放電過程中，往往不放到最低電壓就進行充電。這樣則所需的充電時間可以縮短，充電電流也可適當減小一些。同時需要根據換流設備的容量等級來選定。

3.充電時換流設備需要的電壓變動範圍由蓄電池充電時的電壓特性確定。開始充電時，每隻蓄電池的端點壓約為2伏，充電終了時，每隻蓄電池的端電壓上升到2.5~2.75伏，一般可以2.7伏作為計算值。

浮充狀態

換流設備在浮充供電時，供電的電流包括負荷電流及蓄電池的補充充電電流兩個部分。負荷電流可根據工程投產後的實際需要情況並估計到3~5年內發展的情況綜合加以考慮。蓄電池的補充充電電流與蓄電池的容量與有關，根據某一機部蓄電池電工專業標準的規定，蓄電池的自放電數值為每晝夜不超過電池容量的1.6%。在全浮充供電式的增音站中，每晝夜補充充電的電量1.6/100安時。

電池在浮充時所需補充充電電源