换流设备

换流设备是整流设备、逆变设备和直流变换的总称，其中整流设备可将交流电变换为直流电，逆变设备可将直流电变换为交流电，直流变换设备可将一种电压的直流电变换为另一种或几种电压的直流电。

定义

换流设备是整流设备、逆变设备和直流变换的总称。整流设备可将交流电变换为直流电；逆变设备可将直流电变换为交流电；直流变换设备可将一种电压的直流电变换为另一种或几种电压的直流电。

1.整流设备。

20世纪50以前，我国通信电源使用的整流设备主要是用交流电动机驱动直流发电机的电动发电机组。这种整流设备工作可靠，电压比较稳定，但效率低，噪音大，维护工作量大。50年代初期，具有一定稳定性能的静止型硒整流器在小容量的通信局站获得使用。50年代中期，由半导体硅二极管和磁饱和电抗器制成的具有自动稳压性能的大功率硅整流器为通信部门采用。这种设备在性能方面优于发动发电机组，噪音减小，但因钢、铁消耗量大，功率因数低，价格贵等原因，没有完全取代电动发电机组。60年代，具有整流和控制双重功能的晶闸管问世。由于它的电流容量大，耐压高，用它作为整流器件的大功率整流设备实现了设备的固态化和控制电子化。晶闸管整流器具有良好的自动稳压稳流、稳压限流以及保护、信号告警等功能，70年代以来，逐步取代了电动发电机组。晶闸管整流设器的缺点是仍有机械噪声，功率因数低，谐波分量比较大，对市电或柴油发电机组电源的波形有干扰。70年代中期起，整流设备开始新的高频开关型方向发展，它将市电直接经整流后逆变成高频源，经过高频变压和高频整流后变成所需要的直流电源，是一种高频逆变器和高频整流器的串联设备。这种无工频变压器的开关型整流器具有体积小、重量轻、无机械噪声、效率高、功率因数高、动态响应快等优点。

2.逆变设备

通信局站最早使用的逆变设备是小功率直流电动机驱动的铃流发电机组。60年代初，我国使用旋转式交流不间断电源也是早期的逆变设备。它由装在同轴上的交流电动机、直流电动机、交流发电机和惯性飞轮组成。市电正常时，交流电动机驱动交流发电机供给交流电；停电时，启动直流电动机驱动交流发电机工作。同轴上的惯性飞轮的储能保证在转换过程中供电不间断。60年代，晶闸管问世，用晶闸管作为逆变换流器件的大功率逆变器很快发展。同时，静止式全电子控制的交流不间断电源也开始进入实用阶段。通信用的大功率逆变设备和交流不间断电源设备，其逆变频率均为50Hz，逆变电压有三相380V和单相220V，输出波形为正弦波。为了满足对逆变波形的要求，对逆变电路作了多种改进，例如矩形波叠加方式、脉宽调制方式等。通信用逆变器和交流不间断电源的发展方向是逆变电路模块化、智能化，进一步提高逆变器和交流不间断电源的可靠性和效率。

3.直流交换设备

在技术上是高频逆变和高频整流的综合。通信局站使用的直流变换器只要是为满足通信设备对非基础电源电压的要求而设置的。功率为数百瓦的直流变换器，安装在电力室或通信机房。功率仅十几瓦至数十瓦的直流变换器，和通信设备安装于同一机架上。在发展初期，直流变换设备的逆变频率手工率开关器件功耗的限制，一般为20kHz。70年代末，由于功率场效应管的应用，逆变频率提高到100kHz，最高可达到500kHz。80年代中期，直流变换器采用了谐振变换技术，其工作频率可高达数兆赫，体积和重量都明显减少，有效的提高了变换效率。80年代后期，小功率的直流变换设备选用高质量的元器件，改进安装工艺，做成模板，实现小型化、高可靠性的要求，既可以安装于机架上，也可以安装于印刷电路板上。

种类

机关、企业电话站使用的换流设备通常有：干式整流器，包括硅整流器、硒整流器和氧化铜整流器，在所需电功率很小的情况下，也有使用固体热阴极充惰性气体的整流管的。

干式整流器

干式整流器的整流作用发生在半导体与金属接触的临界面中，并且以临街面的特性作为先决条件，临界面的电阻在半导体到金属的方向比在相反方向的电阻小到几千分之一。干式整流器用于电压从2伏到5000伏，电流从0.02安到200安以及200安以上的各种装置中。其中氧化铜整流器与硒整流器得到了广泛的应用。

整流管

在所需电功率很小的情况下，也有使用固体热阴极充惰性气体的整流管的。

配置

1.采用浮充时，一般设2台具有自动稳压性能的整流器互为备用，每台的容量要满足充电或浮充中较大容量的需求。对负荷量较大以及昼夜负荷变化较大的电源，可采用3台整流器，每台的容量应在2台并机运行时满足最大浮充电流的需要。当蓄电池组充电的需要大于上述容量时，其中一台整流器的容量应能满足蓄电池组充电的需要。并机使用的整流器必须有自动稳压，稳流的性能。

2.采用交流直供时，当全部利用通信机械自带直供整流器进行交流直供时，一般只设1台浮充用的整流器，兼做充电和浮充（维持直供整流器时）只用。

3.采用直流升压器供电时，一般每8台及以下同一类型直流升压器设1台备用。

4.通信站一般设1台落后电池充电机（兼做油机发电机启动电池的充电机），但当所装设的整流器中有一台已经能满足最大容量落后电池个别充电之用时，则可不设。

5.站场通信用交流直供整流器，一般按工区范围备1~2台。

容量计算

增音站中的换流设备有用作充电用的，也有作浮充用的；这两种情况对换流设备的要求是不同的，所以需要分别加以计算。为了使浮充、充电的换流设备能互为备用，其规格一般应满足两种情况中容量较大的一种。

充电状态

蓄电池充电有两种方式，一种是定电流充电，用着稳定装置的换流设备时常采用这种充电方式；另一种是变电流的充电方式，即充电开始时，电流用的比较大，带电池快充满时，将充电电流适当减小。根据1960年邮电部批准的电信电源设备维护规程，在增音站中采用后一种充电方式。

1.充电种类不同对换流设备容量要求也不同，换流设备应对有市电及无市电的情况分别考虑。

在有市电的地区，对于电池充电时间的要求不是特别严格，一般要求电池额定容量的1/10的电流充电。当电池快充满时，适当的减小充电电流直到充完为止。对于没有市电的增音站，其主要电源靠每天开油机供给。油机连续运转时间以10小时为宜，如此则电池充电在10小时内充满，在充电的前7个小时，用电池容量的1/7.2电流充电。

2.在实际放电过程中，往往不放到最低电压就进行充电。这样则所需的充电时间可以缩短，充电电流也可适当减小一些。同时需要根据换流设备的容量等级来选定。

3.充电时换流设备需要的电压变动范围由蓄电池充电时的电压特性确定。开始充电时，每只蓄电池的端点压约为2伏，充电终了时，每只蓄电池的端电压上升到2.5~2.75伏，一般可以2.7伏作为计算值。

浮充状态

换流设备在浮充供电时，供电的电流包括负荷电流及蓄电池的补充充电电流两个部分。负荷电流可根据工程投产后的实际需要情况并估计到3~5年内发展的情况综合加以考虑。蓄电池的补充充电电流与蓄电池的容量与有关，根据某一机部蓄电池电工专业标准的规定，蓄电池的自放电数值为每昼夜不超过电池容量的1.6%。在全浮充供电式的增音站中，每昼夜补充充电的电量1.6/100安时。

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