직류 전철 변전소의 변성기로 사용하는 실리콘 정류기에 대하여

직류 전철 변전소의 변성기로 사용하는 실리콘 정류기에 대하여

 

 

Ⅰ. 서론

교류를 직류로 변환하는 변성기는 회전 변류기, 수은 정류기, 실리콘 정류기 등이 사용되고 있으며, 실리콘 정류기는 반도체 정류기의 일종으로 P형 반도체와 N형 반도체를 결합한 반도체 정류기이다.

 

 

Ⅱ. 실리콘 정류 소자

스터드형 스터드형은 접속용 리드선이 붙어 있고 전류 용량은 300[A] 정도이다.

 

1. 평판형

평판형은 원판 형상을 하고 있고 전류 용량은 1,600[A] 정도이다.

 

 

Ⅲ. 실리콘 정류기의 특성

① 구조와 취급이 간단하여 보수나 운전이 용이하다.

② 냉각을 충분히 수행하면 수은 정류기와 같이 온도제어나 진공 유지가 필요 없다.

③ 효율이 높다.

④ 소형 경량으로 설치 면적도 작고 가격도 저렴하다.

⑤ 순방향의 전압 강하가 작고, 역내전압이 높으며, 역전류도 대단히 작다.

⑥ 허용 온도가 높다.

⑦ 내수성이 풍부하다.

⑧ 단시간 과부하 내량이 적다.

⑨ 과전압 내량이 적다.

Ⅳ. 실리콘 정류기의 정격
1. D종 정격
정격 출력의 150[%]에서 2시간, 300[%]에서 1분간으로 한 정격
2. E종 정격
정격 출력의 120[%]에서 2시간, 300[%]에서 1분간으로 한 정격

Ⅴ. 실리콘 정류기의 결선
3상 브리지 결선

전압이 높은 경우에 유리하며 고전압인 1,500[V]계에 사용된다. 정류 소자의 직렬 수량이 적게 되고, 병렬 수량이 많아지므로 전류는 2배로 된다.

2. 상간 리액터부 2중 성형 결선

2중 성형 결선은 브리지 결선의 2배의 직렬 소자수가 필요하나 병렬 수량은 적게 된다. 이 방식은 600[V], 750[V]계에 사용되고 있다.

 

 

Ⅵ. 실리콘 정류기의 직류 전압

3상 전파 브리지 정류 방식의 직류 전압 산출 방식은 다음과 같다.

E=3√2×V / π =1.35×V[V]

여기서, E : 직류 전압

V : 교류 전압

전철 부하는 전압 강하가 발생하므로 부하시 DC 1,500[V]가 되도록 하려면 정류기 1차측에 AC 1,200[V]를 가한다. 직류 전압 E=1.35×1,200=1,620[V]가 무부하시 직류측 2차 전압이 된다.

 

 

Ⅶ. 과부하 한도

실리콘 정류기의 과부하 한도는 소자의 온도 상승에 의해서 결정된다. 실리콘 정류 소자의 온도 상승의 시정수는 극히 작으며, 그 과부하 한도는 1분간 정도의 단시간 과부하에 의한 소자의 온도 상승에 의해서 결정된다.

 

 

Ⅷ. 실리콘 정류기의 냉각 방식

실리콘 정류 소자는 그 허용 온도가 약 150[℃]로 되어 있으며, 이 냉각 방식에는 풍냉식과 액냉식이 사용되고 있다.

 

 

Ⅸ. 결론

실리콘이나 게르마늄 등의 반도체를 사용한 정류기는 효율이 높고 구조도 소형 경량이며, 또한 보수나 운전 조작 등도 간단하고 우수한 성능을 가지고 있다. 이 중에서도 실리콘은 다른 반도체에 비해서 순전압 강하가 작고 허용 온도가 높

으며, 단위면적당의 전류 용량도 크다. 또한 역내 전압도 높고 정류 특성이 우수하며, 자원적으로도 풍부하여 최근에 전철 변전소용으로 널리 사용되고 있다.