Przekształtnik tyrystorowy można podzielić na następujące zasadnicze części składowe:

• zespół tyrystorów i diod;
• układ regulacyjno-sterowniczy;
• transformator lub dławiki sieciowe;
• wyłącznik i dławiki obwodu wyjściowego.

W przypadku przekształtników niewielkiej mocy grupuje się wszystkie zespoły we wspólnej obudowie, natomiast w przypadku dużych układów poszczególne podzespoły stanowią niezależne jednostki montażowe. Konstrukcja przekształtnika decyduje o właściwym wykorzystaniu tyrystorów, niezawodności urządzenia, łat­wości obsługi oraz kosztach produkcji. Przy projektowaniu konstrukcji należy więc zwrócić uwagę na następujące zagadnienia:

1)  chłodzenie tyrystorów i diod w obwodzie silnoprądowym;

2)  łatwość identyfikacji i wymiany tych elementów obwodu silnoprądowego,
które mogą ulec uszkodzeniu, tj. bezpieczników, tyrystorów i diod;

3)   niezawodność układu zapłonowego i regulacyjnego;

4)   łatwość strojenia i kontroli układu zapłonowego i regulacyjnego;

5)   łatwość instalacji i obsługi u użytkowników;

6)   unifikacja i typizacja podzespołów konstrukcyjnych w celu obniżenia kosztów produkcji;

7)   unifikacja podzespołów montażowych w celu usprawnienia gospodarki częś­ciami zapasowymi u użytkowników.

Rodzaj obudowy oraz sposób ochrony mechanicznej poszczególnych części prze­kształtnika zależy od jego przeznaczenia. Poza normalnymi układami przemysło­wymi stosuje się rozwiązania specjalne. W przemyśle górniczym konieczne są m.in. obudowy przeciwwybuchowe oraz obudowy przewoźne. Trakcja elektryczna wymaga przekształtników przystosowanych do zabudowy w lokomotywach elektrycznych i wagonach. Przemysł stoczniowy wymaga konstrukcji odpornej na wstrząsy i spe­cyficzne warunki klimatyczne. Przedmiotem dalszego opisu będą normalne roz­wiązania przemysłowe.

Ciężkie maszyny nawrotne, np. napędy główne walcowni wstępnych typu zgnia­tacz, charakteryzują się dużymi udarami obciążenia. Decyzja o sposobie zasilania tych napędów przez przekształtniki statyczne — czy poprzez przetwornice wiru­jące, wymaga każdorazowo szczegółowej analizy warunków współpracy tych na­pędów z siecią energetyczną. W niektórych przypadkach, zwłaszcza przy ograni­czonej mocy zwarciowej sieci zasilającej oraz z uwagi na udary mocy biernej, występujące przy zasilaniu przekształtnikowym, analiza taka wskazuje na konie­czność przyjęcia układu z wirującą przetwornicą (silnik synchroniczny — generator prądu stałego) do zasilania silnika napędu głównego. W takim przypadku do za­silania uzwojeń wzbudzenia generatora i silnika prądu stałego stosuje się prze­kształtniki tyrystorowe, umożliwiające szybkie forsowanie przebiegów przejścio­wych prądów wzbudzenia tych maszyn. Do zasilania wzbudzenia generatora służy przekształtnik nawrotny w układzie krzyżowym, a do zasilania uzwojenia wzbu­dzenia silnika — przekształtnik nienawrotny tyrystorowy (dla regulacji wzbudze­nia silnika uzależnionej od napięcia twornika).

Przedstawiono schemat ideowy ciężkiego napędu nawrotnego w układzie Leonarda z przekształtnikowym zasilaniem i regulacją wzbudzenia maszyn. Przekształtnik nawrotny do zasilania uzwojenia wzbudzenia generatora G, złożony z dwóch trójfazowych mostków tyrystorowych Tl i T2 w układzie krzy­żowym, zasilany jest z trójuzwojeniowego transformatora Tri. Do sterowania tyrystorów służą zapłonniki złożone z generatorów impulsów bramkowych 1GB, 2GB, 3GB i 4GB, generatorów napięć piłokształtnych IPB i 2PB oraz bloków ogra­niczeń pionowych IPC i 2PC. Regulatory prądu wzbudzenia — indywidualne dla każdego mostka tyrystorowego — IRIWi 2RIWotrzymują sygnały zadające wartość prądu wzbudzenia z regulatora prądu głównego RI oraz sygnały sprzężeń zwrotnych prądowych — z przekształtników prądowych IPI i 2PI umieszczonych w obwodach zasilania mostków tyrystorowych, przez przetworniki sygnałów prądowych ISP i 2SP. Regulatory IRIW i 2R1W są regulatorami proporcjonalnymi z inercją, o sta­łych czasowych rzędu 0,01 s i niesymetrycznymi współczynnikami wzmocnienia dla różnych znaków sygnału zadającego prąd. Wprowadzenie takich stałych czasowych jest potrzebne dla wyeliminowania możliwości powstawania dynamicznych prądów wyrównawczych. Dynamiczny prąd wyrównawczy pojawia się w nawrotnym ukła­dzie przekształtnikowym przy skokowej zmianie kątów wysterowania a_t i <x₂ posz­czególnych mostków tyrystorowych Tl i T2 na skutek tego, że wzrost napięcia wyprostowanego następuje natychmiast, natomiast zmniejszanie się napięcia na­stępuje po sinusoidzie napięcia anodowego zasilającego ten zawór, który w momencie zmiany kąta wysterowania przewodził prąd.

Opisane wyżej urządzenia zabezpieczające są wyposażone w urządzenia sterownicze /nastawcze/, umożliwiające uruchomienie i zatrzymanie silnika. Przeważnie urządzenia zabezpieczające /przekaźniki, wyzwa-lacze/ i sterownicze silnika wbudowane są w jeden aparat w ten sposób, że działają na ten sam element wyłączający. Na przykład silnik może być wyłączony za pomocą tego samego wyłącznika na skutek:

• -  naciśnięcia przez operatora odpowiedniego przycisku lub  dźwigni,
• -  zadziałania mechanicznego na wyłącznik krańcowy,
• -  samoczynnie na skutek spadku napięcia, przeciążenia itp.

Aparaty służące jednocześnie do zabezpieczania silników jak i do sterowania nimi noszą nazwę samoczynnych wyłączników. Wyłą czniki te dzielą się na wyłączniki samoczynne zapadkowe i wyłąc niki samoczynne stycznikowe, czyli styczniki samoczynne. Buchome styki wyłącznika połączone są dźwigniami z zamkiem. W stanie spoczynku /wyłączonym/ wyłącznik utrzymuje sprężyna, która przy włączeniu zostaje napięta ryglując zamek. Przez od-ryglowanie zapadki ręcznie lub w inny sposób powoduje się przer­wanie obwodu – sprężyna rozłącza styki. Wyłączenie następuje jed­nocześnie na trzech fazach. Napęd samoczynnych wyłączników zapad­kowych jest najczęściej ręczny i są one wówczas tylko wyłączane samoczynnie na skutek zadziałania wyzwalaczy lub przekaźników. Mogą być jednak zaopatrzone w napęd elektromagnetyczny, powietrz­ny a rzadziej silnikowy. Najczęściej do zdalnego sterowania wy­łączników samoczynnych zapadkowych używa się wyzwalaczy napiecio-wo-zanikowych. W obwód cewki zanikowej tego wyzwalacza włączone są zazwyczaj przyciski bezpieczeństwa /żurawie wieżowe/. Wyłączniki krańcowe dźwigniowe  są budowane w róż­nych rozwiązaniach konstrukcyjnych: mogą one być więc prądu głównego jak i sterującego, suche lub olejowe, jedno lub dwu­biegunowe itp. W ogólności zasada działania tych wyłączników jest nastę­pująca:   w czasie ruchu mechanizmu, przed  przekroczeniem położe­nia krańcowego, krzywka sterująca /&/ wchodzi na rolkę dźwigni /4/ i powoduje jej obrót. Prowadzi to do powstania przerwy mię­dzy stykami /l i 2/ i otwarcie obwoduł silnik zostanie wyłączo­ny, luzownik zwolni dźwignię hamulca i mechanizm zostanie za­trzymany. Mechanizm ten może być załączony na przeciwny kieru­nek ruchu. Po ustąpieniu nacisku krzywki na rolkę, sprężyna /5/ powoduje powrót układu styków wyłącznika do położenia pierwot­nego – obwód ulega zamknięciu.

Do tej grupy należy również zaliczyć wyłączniki przyciskowe /tzw. drzwiowe/ D-329, D-598, jak również przycisk nożny bezpie­czeństwa typu D-343. Są to wyłączniki krańcowe, dźwigniowe, prą­du pomocniczego, 1-biegunowe; z rolką wyłączającą lub bez. Wyłączniki krańcowe dźwigniowe znajdują zastosowanie do za­bezpieczania wszystkich rodzajów mechanizmów, najczęściej w me­chanizmach jazdy /najlepiej stosować wtedy jeden wyłącznik dwu­kierunkowy/ i zmiany położenia wysięgnika. wyłączniki krańcowe wrzecionowe  mają bardziej skom­plikowaną budowę.

Luzownik elektromagnetyczny na prąd trójfazowy odporne na duże prądy zwarciowe pod wpływem których silnie się nagrzewają. Następstwem tego jest utrata sprężystości bimetalu^ wskutek czego przestają one działać lub działają fałszywie.   Nieomylnym znakiem przegrza­nia bimetalu jest zmiana jego koloru – ciemnieje, a w niektórych wypadkach na powierzchni pojawia się nalot w postaci tlenku. Takie przekaźniki należy bezwzględnie wymienić na new*, tego sa­mego typu> przy czym ustawić się je powinno na tę samą wielkość natężenia prądu, zgodnie z danymi zawartymi w instrukcji obsługi. „Naprawianie” przekaźników cieplnych przez odginanie bimetalu nie daje żadnych efektów, a przy dobrych przekaźnikach – rozregulowuje je. Podobnie jak wszystkie aparaty, tak i przekaźniki cieplne Luzownik taki posiada obudowę żeliwną wewnątrz której umiesz­czone jest jarzmo nieruchome /!/. Do jarzma tego przytwierdzo­ne są za pomocą uchwytów 3 cewki /3/, których poszczególne koń­ce podłączone są do tabliczki zaciskowej /5A Do cewek wchodzi jarzmo ruchome zwane zworą /2/, składające się z pakietu zni-towanych blach, mających formę odwróconej litery E /i i t/_T U dołu do zwory tej, przymocowany jest sworzeń /&/ na którym umieszczony jest tłok tłumika /7/» poruszający się przy rucha sworznia, w cylindrze powietrznym. Tłumik łagodzi uderzenia zwory o jarzmo i reguluje czar hamowania. Regulację przeprowa­dza się za pomocą śruby /&/

Hałas wydawany przez maszynę – Każdy operator pracujący dłużej przy danej maszynie łatwo odróżni normalne hałasy od hałasów świadczących o jakimś uszkodzeniu. W razie stwierdzenia nienormalnych szmerów, chrobotania lub innego rodzaju hałasów należy ustalić ich przyczynę. W maszynach elektrycznych szmery mogą być spowodowane ocieraniem się wirnika o stojan lub wadą w łożysku, gwizdy – ocieraniem obsady szczotkowej o pierścienie lub komutator, chrobota­nie – pęknięciem kulki w łożysku kulkowym itp.

Prace łożysk -   Trzeba kontrolować, czy łożyska nie nagrze­wają się nadmiernie. Łożyska toczne nie powinny hałasować. W łożyskach ślizgowych należy kontrolować, czy ilość smaru jest właściwa, czy smar jest czysty i czy pierścienie sma­rujące poruszają się we właściwy sposób. Prace pierścieni ślizgowych – Pierścienie powinny mieć czystą i gładką powierzchnię. Szczotki powinny być dobrze dotarte 1 dociśnięte do pierścieni oraz nie powodować is­krzenia. Obsady szczotkowe powinny być mocno obsadzone i

W luzownikach elektromagnetycznych każda przyczyna, która opóźnia zbytnio czas wciągnięcia jarzma ruchomego prowadzi do przegrzania uzwojeń, wskutek czego następuje zwęglenie izola­cji. Opóźnienie to może być spowodowane:

• -  zacinaniem się jarzma ruchomego /zwory/,
• -  zacinaniem się lub złym wyregulowaniem tłumika,
• -  nieszczelnym przyleganiem zwory do jarzma nieruchomego
• -  wskutek dostania się obcego ciała,
• -  praca przy obniżonym napięciu,
• -  przerwa w cewce lub przerwa w dopływie na jednej fazie.

Gdy zwora nie zostaje całkowicie wciągnięta, luzownik sil­nie brzęczy, należy wówczas mechanizm natychmiast zatrzymać i znaleźć przyczynę złej pracy luzownika elektromagnetycznego. Ponadto brzęczenie luzownika tego typu mogą wywołać luźne śru­by, sworznie, osłony, przerwa w jednej fazie itp. Luzownik elek­tromagnetyczny dobrze pracujący wciąga płynnie zworę oraz cicho i spokojnie pracuje. Ażeby uniknąć uszkodzeń luzownika elektro­magnetycznego należy codziennie przed rozpoczęciem pracy spraw­dzić czy zwora wraz z całym układem porusza się bez zacięć, czy wszystkie zawleczki są na miejscu.   Natomiast raz na miesiąc na­leży oczyścić je z brudu i smaru oraz przedmuchać sprężonym su­chym powietrzem. Jednocześnie sprawdzić i wyregulować tłumik, sprawdzić przewody i ich połączenia, sprawdzić prowadnice – czy nie są za luźne oraz dokręcić wszystkie śruby.

Luzowniki należy chronić przed wilgocią i kurzem, dlatego pokrywy mus^ą być zawsze dokręcone. W czasie naprawy luzowników elektromagnetycznych należy pamiętać o Izolowaniu sworzni nitu­jących blaszki rdzenia, jak i śrub mocujących jarzma do pokrywy. Codziennie przed rozpoczęciem pracy każdy operator powinien sprawdzić działanie wyłączników krańcowych przez ostrożne do­jeżdżanie do skrajnego położenia mechanizmów. Ponadto należy co najmniej raz na dwa tygodnie dokonać przeglądu i sprawdzenia stanu styków, dźwigni, rolek, sprężyn, posiomu oleju, przewodów doprowadzających i ich umocowania, a w wyłącznikach wrzeciono­wych stanu łańcuchów lub napędów mechanicznych. W czasie prze­glądów wyłączniki należy oczyścić z kurzu i brudu, a opalone styki wyrównać pilnikiem i oszlifować drobno ziarnistym płótnem ściernym. Przy słabych sprężynach lub zużytych stykach należy je wymienić na nowe. Zużyty olej należy wymienić na świeży. Po zamontowaniu ponownym po przeglądzie wyłącznika należy sprawdzić prawidłowość ich ustawienia. Wyłączniki winny wyłą­czać mechanizm przed jego dojściem do skrajnego położenia. To wyprzedzenie jest konieczne ze względu na poślizg hamulców. Należy zwrócić uwagę na utrzymanie w należytym stanie dźwigienki i jej przegubów. Przy niedostatecznym smarowaniu, zbyt dużym tarciu w łożyskach i na stykach może nastąpić zacięcie wyłącznika krańcowego – mimo cofnięcia się w przeciwnym kierun­ku, układ stykowy nie wraca do pierwotnego położenia. To samo zjawisko może być również wywołane zbyt słabą sprężyną napędową. W razie stwierdzenia zacinania się wyłączników należy ustalić co jest przyczyną i usunąć ją. W wyłącznikach krańcowych napędzanych łańcuchami Galla na­leży łańcuchy dość często kontrolować, ponieważ są one elemen­tem, który szybko zużywa się i rozciąga, powodując opóźnienie czasu wyłączania. Łańcuch nie może mieć zbyt dużego luzu, po­nieważ może to doprowadzić do jego spadnięcia lab zerwania po­wodując unieruchomienie wyłącznika.

W wielu układach napędowych, zwłaszcza dźwigowych,stosuje się hamulce mechaniczne, dzięki którym możliwe jest zatrzyma­nie układu napędowego po wyłączeniu silnika oraz utrzymanie me­chanizmów w stanie zahamowanym. Działanie hamulców jest szcze­gólnie ważne w mechanizmach wciągarek. Bez ich działania nie­możliwym byłoby zatrzymanie zawieszonego na haku ładunku – w czasie podnoszenia, po wyłączeniu silnika, zmieniałby on swój kierunek obrotów i ciężar zacząłby opadać. Natomiast przy opuss czaniu, po wyłączeniu silnika, nie tylko nie zatrzymałby on się lecz obroty jego zaczęłyby rosnąć /rozbiegłby się/, grożąc usz­kodzeniem dźwignicy. Działanie hamulców, po wyłączeniu silnika

Wskutek intensywnej pracy styki nastawników ulegają w nie­długim czasie opaleniu. Dlatego operator powinien ograniczyć liczbę łączeń nastawnika do niezbędnego minimum.

Ażeby utrzymać nastawniki w należytej sprawności należy co­dziennie kontrolować >

• -  stan styków ruchomych jak 1 nieruchomych,
• -  głębokość zapadania styków palcowych,

• -  siłę docisków styków palcowych do ssgBsntó**
• -  docisk i stan przewodów doprowadzających,
• -  stan przegród iskrowych.

Elementami, które najszybciej ulegają zużyciu w nastawni­kach, są styki ruchome i nieruchome. Przed każdym przystąpie­niem do pracy operator powinien dokonać ich przeglądu   a w ra­zie potrzeby oczyścić styki i podregulować je.Czyszczenie .sty­ków przeprowadza się przez opiłowanie drobno nacinanym pilni­kiem stopionych cząstek /miedzi czy też mosiądzu/, a następnie wygładzając styki płótnem ściernym.

W celu zmniejszenia oporu tarcia w nastawnikach pierście­niowych po każdym oczyszczeniu styków przeciągnąć po powierz­chni segmentów nawiltoną szmatką w wazelinie metalizowanej lub zmieszanej z grafitem. Styków nastawników krzywkowych nie sma­ruje się. Krzywki fibrowe i rolki częściej, a czopy wałków z krzywkami lub segmentami, zapadkę itp. rzadziej – raz na mie­siąc, smaruje się olejem silnikowym.

Dla prawidłowego działania nastawnika pierścieniowego jego nakładki stykowe powinny posiadać odpowiednią głębokość zapada­nia względem pierścieni stykowych. Nakładki stykowe palcy nie powinny zapadać na większą głębokość niż 1,5 + 2,5 mm. Regulu­je się to przez pokręcenie śrub regulacyjnych. Zużycie styków nastawnika pierścieniowego nie powinno być większe niż 5 do 5 mm dla nakładek stykowych i 1 mm dla pierścieni stykowych /seg­mentów/. Przy wymianie pierścieni stykowych trzeba pamiętać,.by śru­by mocujące miały około 1 * 1,5 mm wpuszczone główki. Palce, giętkie połączenia palca jak i przawody łączące .powinny być moc­no przykręcone. Wał nastawnika, zapadka nie powinny posiadać za dużych luzów, a przy obrocie wałem nie powinien on stawiać du­żego oporu. Przy konserwacji należy zwracać również uwagę na stan przegród iskrowych. Przy braku przegród lub uszkodzeniu może nastąpić przerzut łuku elektrycznego.

Prąd Elektryczny  płynący przez przewodnik wywołuje wokół niego pole magnetyczne. Przekonać się o tym można rozsypując opiłki żelazne wokół przewodnika np. na prostopadle ustawionej kartce papieru W momencie zamknięcia obwodu opiłki poruszą się i utworzą szereg kół współśrodkowych, których wspólny środek znajdzie się tam,, gdzie przewodnik przecina się z kartką. Kierunek linii sił tego pola wskaże igła magnetyczna umieszczona obok przewodnika. W prosty sposób można określić kierunek linii sił za pomocą reguły śruby prawoskrętnej. Reguła śruby prawoskrętnej : Jeżeli będziemy wkręcać śrubę zgodnie z kierunkiem płynącego prądu, kierunek obracania tą śru­bą będzie zgodny z kierunkiem linii sił pola magnetycznego. Rozpatrzymy teraz pole magnetyczne przewodnika zwiniętego spiralnie przez który przepływa prąd elektryczny Dla znalezienia kierunku linii sił przetniemy uzwojenie wzdłuż a na przekrojach zaznaczymy kierunek przepływu prądu.  Znacząc kierunek przepływu prądu możemy na podstawie reguły śruby prawoskrętnej określić kierunki linii sił pola magnetycz­nego.  Widać, że wewnątrz i zewnątrz uzwojenia linie sił mają ten sam kierunek.

Przekonano się, że jeżeli przewodnik porusza się w polu mag­netycznym i przecina linie jogo sił, to na końcach tego przewod­nika powstaje napięcie   Gdyby do końców przewodnika podcza3 przesuwania podłączyć odbiornik Elektryczny , np. żarówkę, będzie ona świecić, ale równocześnie poruszający się przewodnik natrafi na opór Mechaniczny , to znaczy trzeba dla poruszania go wykonać pracę. W tym procesie energia mechaniczna ulega zamia­nie na energię elektryczną. Kierunek powstającego w ten sposób prądu w przewodniku można określić za pomocą reguły prawej ręki.