Тяговые выпрямительные установки

Тяговые выпрямительные установки широко применяются в электрических передачах локомотивов переменно-постоянного и переменного тока.

Однофазный четырехплечий мостовой выпрямитель является двухтактным выпрямителем. Это означает, что одному периоду изменения входного переменного напряжения соответствует два такта выходного выпрямленного напряжения (см. рис 8.1. а). Качество выпрямления напряжения оценивается коэффициентом пульсации, который определяется соотношением амплитуды переменной составляющей и среднего значения выпрямленного напряжения. Для однофазного мостового выпрямителя коэффициент пульсации равен k_q = 0,66. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения применяют специальные сглаживающие фильтры. Так, на электровозах переменного тока для этих целей используют индуктивные шунты и сглаживающие реакторы.

Трехфазный шестиплечий мостовой выпрямитель является шеститактным выпрямителем. В этом случае одному периоду изменения напряжения одной фазы соответствует шесть тактов выпрямленного напряжения (рис. 6.1. б). Качество выпрямления напряжения при такой схеме существенно выше, коэффициент пульсации равен k_q = 0,057.

В электрических передачах тепловозов переменно-постоянного и переменного тока тяговые выпрямительные установки состоят из двух трехфазных шестиплечих выпрямительных мостов, соединенных параллельно (см. рис. 8.2.). Статорные обмотки тягового синхронного генератора соединены в две звезды, сдвинутые друг относительно друга на 30 0 эл. Каждая звезда подключена к своему трехфазному шестиплечему выпрямительному мосту. Сдвиг звезд тягового синхронного генератора на 30 0 эл. приводит к еще большему уменьшению амплитуды пульсаций выпрямленного напряжения. Схема получается 12-тактной, качество выпрямления напряжения становится еще выше. Это полностью устраняет необходимость применения сглаживающих фильтров. Коэффициент пульсации при такой схеме равен k_q = 0,03.

В одном плече трехфазного выпрямительного моста диоды соединены в параллельные ветви. Каждая параллельная ветвь содержит несколько последовательно включенных диодов. Трехфазные мосты выпрямительных установок современных тепловозов могут содержать только шесть мощных диодов – по одному диоду в плече, а тяговая выпрямительная установка в этом случае состоит всего из 12 диодов.

Источник

Выпрямительные агрегаты для тяговых подстанций

Полупроводниковый выпрямитель в зависимости от принятой схемы выпрямления и от схемы соединения силового трансформатора может быть включен по мостовой или нулевой схеме.

Выпрямительные агрегаты для тяговых подстанций городского электрического транспорта ВАК-1000/600-Н, ВАК-2000/600-Н и ВАК-3000/600-Н. Обозначения типов агрегатов расшифровываются следующим образом: выпрямительный агрегат с выпрямителем на кремниевых вентилях, на номинальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номинальное выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой схеме.

Агрегат состоит из силового трансформатора, выпрямительного блока, шкафа управления, шкафов или панелей защиты и быстродействующего катодного выключателя.

Выпрямительные блоки соответственно типам выпрямительных агрегатов обозначаются БВК-1000/600-Н, БВК-2000/600-Н и БВК-3000/600-Н, что означает: блок выпрямительный кремниевый на номинальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номинальное выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой схеме.

Каждая фаза или плечо выпрямительного блока состоит из вентилей, соединенных параллельно и последовательно.

Параллельное соединение вентилей применяется, когда номинальный ток фазы или плеча превышает номинальный ток отдельных вентилей.

Последовательное соединение вентилей применяется для обеспечения электрической прочности фазы или плеча в непроводящую часть периода, когда к фазе приложено обратное напряжение.

Число параллельно включенных вентилей в фазе или плече n1 определяется из расчета, что ток фазы или плеча Iа выпрямителя должен быть меньше суммарного номинального тока параллельно включенных вентилей

где Кi — коэффициент запаса по току, принимаемый равным 1,35—1,8.

При параллельном включении вентилей ток между ними распределяется неравномерно, что приводит к перегреву и более быстрому выходу из строя вентилей, по которым протекает большой ток, и недостаточному использованию вентилей по току. Неравномерное распределение тока между параллельно включенными вентилями происходит вследствие того, что вентили практически несколько отличаются друг от друга своими прямыми ветвями вольтамперных характеристик и тепловыми сопротивлениями.

Для выравнивания тока между параллельно включенными вентилями можно применять омические сопротивления, включаемые последовательно с вентилями, или индуктивные делители тока.

Рис. 2. Схема индуктивного делителя тока для трех параллельно соединенных вентилей

Омические сопротивления, включаемые последовательно с вентилями, применяются редко из-за появления дополнительных потерь и снижения коэффициента полезного действия выпрямителя.

В установках большой мощности, как правило, применяются индуктивные делители тока.

На рис. 1 приведена схема индуктивного делителя тока для двух параллельно соединенных вентилей. Делитель состоит из стального сердечника, на котором намотаны две одинаковые обмотки, включенные таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки противоположны по направлению.

При неравенстве тока в параллельных ветвях в сердечнике возникает результирующий магнитный поток, который создает дополнительное падение напряжения в обмотке с меньшим током. Этим достигается выравнивание тока в обмотках и в параллельно включенных вентилях. Для выравнивания тока в параллельных вентилях требуется небольшая по величине э. д. с, поэтому обмотки делителя состоят из небольшого количества витков.

На рис. 2 приведена схема индуктивного делителя тока для трех параллельно включенных вентилей. Делитель состоит из трехстержневого магнитного сердечника с двумя обмотками на каждом стержне. Каждый из параллельно включенных вентилей подключается к фазе через две последовательно соединенные обмотки, расположенные на разных стержнях. При увеличении тока в одной параллельной ветви индуктируется дополнительная э. д. с. в других двух ветвях, чем достигается выравнивание тока в обмотках делителя и вентилях.

Таким же образом выполняются делители и при большем числе параллельно включенных вентилей. Число последовательно включенных вентилей в каждом плече или фазе выбирается из расчета, чтобы суммарное номинальное обратное напряжение всех последовательно включенных вентилей было бы больше максимального обратного напряжения, приходящегося на плечо или фазу при избранной схеме выпрямления (мостовая или нулевая)

где Σиобр.вент — сумма номинальных обратных последовательно включенных вентилей, иобр макс — максимальное обратное напряжение на фазу или плечо при данной схеме выпрямления, Ки — коэффициет запаса по напряжению, принимаемый равным 1,45—1,8.

Следовательно, число последовательно включенных вентилей n 2 будет

Число последовательно включенных лавинных вентилей выбирается равным

Для обеспечения равномерного распределения обратного напряжения между последовательно соединенными вентилями, параллельно вентилям подключается цепочка последовательно соединенных шунтирующих резисторов RШ, имеющих равные по величине сопротивления, которые служат делителем напряжения. Величина сопротивления шунтирующих резисторов RШ выбирается в зависимости от класса и числа последовательно включенных вентилей в пределах 1,5—5 ком.

Неравномерность распределения тока по параллельным ветвям фазы или плеча не должна превышать ±5% среднего измеренного тока в параллельной ветви, а при токе нагрузки выше 100% номинального режима до тока короткого замыкания не должна превышать ±10%. Неравномерность распределения обратных напряжений на вентилях не должна превышать ±10% среднего рабочего обратного напряжения, приходящегося на вентиль.

На рис. 3 приведена схема соединения одной фазы выпрямительного блока БВК-1000/600-Н.

Выпрямители БВК с нелавинными вентилями выпускались заводом со шкафами защиты от перенапряжений на стороне переменного и выпрямленного тока.

Защита от перенапряжения на стороне переменного тока этих выпрямителей состоит из конденсаторов С1 и резисторов R1, соединенных в звезду или треугольник, которые подключаются через предохранители к фазам вторичной обмотки трансформатора (рис. 4).

Рис. 3. Схема соединения одной фазы ББК-1000/600-Н

Рис. 4. Схема выпрямительного агрегата ВАК с защитой от перенапряжений

В этой защите применяются конденсаторы КМ-2-3,15 емкостью 7,5—8 мкф, резисторы ПЭ-150, мощностью 150 вт и сопротивлением 5 ом и предохранители ПК-3 с плавкой вставкой на 7,5 а.

Защита от коммутационных перенапряжений со стороны выпрямленного тока осуществляется двумя конденсаторами С2 ИМ-5-150, емкостью 150 мкф, включенными параллельно. Последовательно с ними включаются параллельно два резистора R2 по 5 ом. Конденсаторы с резисторами включаются между положительным и отри дательным полюсами выпрямительного агрегата через предохранитель ПК-3 с плавкой вставкой на 50 а.

Рис. 5. Схема защиты от перенапряжений со стороны вентильной обмотки трансформатора и выпрямленного тока

Перенапряжения на шинах распределительного устройства постоянного тока при отключении быстродействующим выключателем токов короткого замыкания на линии не превышают 2 кв, т. е. не превышают электрической прочности последовательной цепи вентилей. Но на вентили могут воздействовать перенапряжения, возникающие в результате сложения перенапряжений при отключении токов короткого замыкания в линии быстродействующими выключателями с перенапряжениями от коммутации тока в самих вентилях.

Для защиты полупроводниковых выпрямителей от перенапряжении рекомендована схема с применением разрядников и конденсаторов (рис. 5). На вентильной стороне трансформатора устанавливают разрядники РВ1—00, которые включают по одному между каждой фазой и нулем или отрицательным выводом трансформатора. В связи с тем, что разрядники срабатывают за время от 2 до 20 мксек, а перенапряжения возникают в доли микросекунды, параллельно разрядникам необходимо устанавливать емкости по 0,5 мкф. Емкости подключают к вентильным обмоткам через предохранители ПК-3.

Со стороны выпрямленного тока между положительным и отрицательным полюсами включают лавинные вентили с общим напряжением лавинообразования 900 — 1000 в. Вентили подключают к положительной шине через предохранители ПК-3. Конструктивно эта защита представляет собой гетинаксовую панель, на которой установлены предохранитель, два лавинных вентиля ВЛ-200 и два резистора. Панель устанавливается в ячейке катодного выключателя. На рис. 6 приведен габаритный чертеж панели защиты от перенапряжений на стороне выпрямленного тока.

Для защиты от атмосферных перенапряжений рекомендуется у выводов положительного (а на троллейбусных линиях и отрицательного) полюса на контактной сети устанавливать разрядники.

В связи с тем, что лавинные вентили могут кратковременно пропускать в обратном направлении значительные токи, подключаемые параллельно вентилям, цепочки RШ и R — С могут не устанавливаться. Поэтому у выпрямительных блоков БВКЛ нет цепочек R — С, что упрощает схему блоков. Однако для обеспечения правильной работы схемы контроля состояния вентилей цепочки RШ сохранились и у выпрямительных блоков с лавинными вентилями.

Рис. 6. Панель защиты от перенапряжений на стороне выпрямленного тока: а — вид спереди, б — вид сверху, 1 — резисторы, 2 — лавинные вентили, 3 — предохранитель ПК-3

Контроль за состоянием вентилей осуществляется указательными реле (бленкерами), подключаемыми к средним точкам параллельных ветвей вентилей каждой фазы или плеча, имеющим одинаковый потенциал (или очень небольшую разность потенциалов в связи с различиями в характеристиках вентилей).

При пробое вентиля в каком-либо плече параллельной ветви вентилей в связи с изменением сопротивления данного плеча между точками присоединения бленкеров возникает разность потенциалов, достаточная для срабатывания бленкера и замыкания его контактов.

Контакт бленкера замыкает цепь какой-либо вторичной обмотки сигнального трансформатора ТС, вызывает этим изменение магнитного потока в магнитопроводе и срабатывание реле РЗ, которое, в свою очередь, замыкает цепь на сигнал или отключение выпрямительного агрегата. Сигнальный трансформатор одновременно изолирует контакты бленкеров от цепей 220 в.

На панели шкафа управления, рядом с бленкерами указывается фаза и номера параллельных цепей, между которыми бленкеры включены. Выпавший флажок бленкера показывает, в какой цепи следует искать повреждение.

Выпрямительные блоки выполнены в виде металлических шкафов каркасного типа с двойными, дверями спереди и сзади и съемными боковыми стенками. Внутри шкафов устанавливают съемные панели из изолирующего материала, на которых крепят вентили с охладителями. На каждой панели крепят вентили одной последовательной цепи.

Для обеспечения большей электрической прочности выпрямительного блока, уменьшения вероятности перекрытия между вентилями или их охладителями по воздуху размещение панелей с вентилями в шкафу производят таким образом, чтобы между ними по возможности была наименьшая разность потенциалов.

Внутри шкафа, с одной боковой стороны расположены шины переменного тока, к которым через делители тока подключаются параллельные ветви вентилей. Подвод анодных проводов от трансформатора к шинам может осуществляться как снизу, так и сверху. На другой боковой стороне расположена катодная шина с шунтом. Шкаф выпрямительного блока устанавливают таким образом, чтобы была возможность обслуживать его не только спереди и сзади, но и с боков.

Сверху шкафа установлен вентилятор, создающий поток охлаждающего воздуха, имеющего направление снизу вверх. На кожухе вентилятора установлено воздушное реле, контролирующее наличие потока охлаждающего воздуха.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

Рис. 59 Общий вид диода штыревой конструкции (а)
и его вольт-амперная характеристика (б)

Рис.60 Общий вид тиристора таблеточной конструкции

Таблеточные тиристоры и диоды зажимают контактными поверхностями, представляющими собой анодный и ка-
тодный электроды прибора, между двумя половинками охладителей, которые изолированы друг от друга.
Напряжение включения можно значительно снизить, если на управляющий электрод подать импульс тока. Очевидно, что тиристоры должны выдерживать в закрытом состоянии не только обратное напряжение, но и прямое. Переход тиристора в открытое состояние должен происходить только при наличии импульса тока в цепи управления.
Для тиристоров, как и для диодов, основными параметрами являются: предельный прямой ток, обратное повторяющееся напряжение, прямое падение напряжения, обратный ток утечки. Кроме того, существует ряд дополнительных параметров: прямое повторяющееся напряжение, ток управления, напряжение управления, время включения и выключения, а также ряд других пара­метров.
Обозначения тиристоров и диодов расшифровываются следующим образом. Например, в марке ДЛ123-320-20 буквы и цифры означают: Д — диод; Л — лавинный; 123 — группа цифр, характеризующих модификацию прибора, условный диаметр и конструктивное исполнение корпуса; 320 — предельный ток, А; 20 — класс вентиля. В марке Т253-1250-16 буква «Т» означает тиристор, а цифры расшифровываются так же, как в обозначении диода.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ РЕЖИМА ТЯГИ

Неуправляемые выпрямители широко применяют на электровозах переменного тока для питания тяговых двигателей в режиме тяги. Они преобразуют переменный ток в постоянный (пульсирующий). Выпрямители могут быть соединены с обмоткой трансформатора различными способами и вследствие этого имеют различную структуру. Самое простое включение показано на рис. 61, где выпрямитель состоит из одного диода.

Рис. 61. Схема однополупериодного выпрямления (а)
и кривая выпрямленного напряжения (б)

Электродвижущая сила во вторичной обмотке трансформатора, как и в первичной, изменяется по синусоиде. Когда э. д. с, а следовательно, и напряжение U, приложенное к выпрямителю, во вторичной обмотке действуют слева направо (на рис. 61, а направление показано сплошной стрелкой), потенциал анода диода VD выше, чем катода, и через двигатель проходит ток. При изменении направления э. д. с. на противоположное выпрямитель не пропускает тока. Таким образом, по цепи нагрузки проходит не постоянный, а пульсирующий ток: он постоянен только по направлению (рис. 61, б). Рассмотренная схема однополупериодного выпрямления на электровозе не используется. Для того чтобы через выпрямитель проходил ток в оба полупериода, применяют схему двухполупериодного выпрямления либо с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора, либо мостовую.

Рис.62. Схемы двухполупериодного выпрямления (а и б)
и кривая выпрмленного напряжения (в)

В схеме с нулевым выводом вторичную обмотку трансформатора делят на две равные части, выпрямитель и двигатель включают, как показано на рис. 62, а. Когда э. д. с, а следовательно, и напряжение в первый полупериод направлены слева направо (сплошная стрелка на рис. 62, а), проводит ток (открыт) диод VD2, а диод VD1 закрыт. К нему приложено напряжение, действующее в непроводящем направлении. При изменении направления э. д. с. трансформатора на противоположное ток проводит вентиль VD1. Таким образом, в течение обоих полупериодов через двигатель проходит ток, изменяющийся от нуля до амплитудного значения и вновь до нуля.
Недостаток такой схемы выпрямления заключается в том, что в каждый полупериод работает только половина
обмотки трансформатора, а это приводит к плохому использованию, а значит, и большему расходу меди.
Выпрямительная установка, собранная по мостовой схеме, состоит из четырех плеч (рис. 62, б). Когда напряжение во вторичной обмотке трансформатора действует слева направо, ток проходит через диод VD1, нагрузку (двигатель), диод VD3 в обмотку трансформатора (сплошные стрелки). При изменении направления напряжения (штриховые стрелки) ток проходит через диод VD2, нагрузку, диод VD4 и возвращается в обмотку трансформатора. Следовательно, как и в предыдущей схеме, ток в каждый полупериод проодит через нагрузку в одном направ­лении (рис. 62, в).
В мостовой схеме вторичная обмотка тягового трансформатора работает полностью. На первый взгляд кажется, что число вентилей в этой схеме удваивается. Однако напряжение, приходящееся на каждый диод, уменьшается в 2 раза. Поскольку каждое плечо моста VD1—VD4 имеет несколько последовательно включенных вентилей и несколько параллельных ветвей, то общее число диодов, необходимое для выпрямителя, питающего тяговые двигатели и собранного по мостовой схеме (см. рис. 62, б), равно числу диодов в схеме рис. 62, а. Так, один выпрямитель электровоза ВЛ80т(с) имеет в каждом плече моста 12 параллельных ветвей (рис. 63), каждая из которых содержит четыре последовательно включенных лавинных вентиля.

Рис. 63. Схема плеча выпрямительной установки восьмиосного электровоза

Следовательно, в одном выпрямителе имеется 4-4-12= 192 вентиля. Выпрямитель рассчитан на номинальные выпрямленные ток 3200 А и напряжение 1350 В. Он питает два тяговых двигателя. Поэтому на восьмиосных электровозах установлено четыре таких выпрямителя; общее число вентилей в них равно 708. Коэффициент полезного действия выпрямителя 99%. Выпрямитель размещен в двух шкафах и работает только с принудительным охлаждением. Каждый выпрямитель снабжается довольно сложной защитой.
Управляемые выпрямители, собранные на тиристорах, позволили осуществить не только преобразование переменного тока в постоянный, но и плавное регулирование напряжения, подводимого к тяговым двигателям электровозов переменного тока, вместо ступенчатого.
Как же осуществляется плавное регулирование? В выпрямителе, собранном на тиристорах VS по схеме моста (рис. 64, а), можно изменять угол а их включения, т. е. подавать в соответствующие моменты управляющие импульсы тока Iу (см. рис. 60).

Рис. 64. Принципиальная схема плавного регулирования напряжения,
подводимого к тяговым двигателям (а), и кривые напряжения при глубоком регулировании

При этом можно регулировать среднее значение напряжения Ucp от нуля при а = 180° до максимального возможного при а = 0° (рис. 64, б). Последнее соответствует среднему выпрямленному напряжению в неуправляемых выпрямителях (см. рис. 62, в).
Как видно из рис. 64, при таком регулировании, называемом глубоким, возникают большие пульсации напряжения и выпрямленного тока. Это значительно осложняет работу тяговых двигателей. Для устранения таких пульсаций на электровозе ВЛ80р осуществляется более плавное регулирование напряжения. Здесь тяговый трансформатор имеет три секции вторичной обмотки с напряжениями Um/4, Um/4 и Um/2. Выпрямитель выполнен по мост­вой схеме (рис. 65, а), имеет восемь плеч.

Рис.65. Упрощенная силовая схема электровоза ВЛ80р (а)
и кривые напряжения при зонном регулировании
в пределах секции вторичной обмотки трансформатора (б)

Предусмотрено четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения, в каждой из которых осуществляется плавное регулирование в пределах четверти амплитуды полного напряжения. Переключение с одной секции на другую тиристоры позволяют осуществлять без тока и необходимость в контакторах с дугогашением отпадает.
Напряжения, возникающие в процессе его плавного изменения в пределах регулируемой секции, складываются с напряжением, индуцируемым в секциях, где уже был завершен этот процесс (рис. 65, б). Поэтому здесь только в первой секции вторичной обмотки (когда на двигатели подается небольшое напряжение) осуществляется глубокое регулирование.

Источник

Маневровые локомотивы

Полупроводниковые устройства

Выпрямительная установка (ВУ). На тепловозах с передачей переменно-постоянного тока для выпрямления переменного тока, вырабатываемого синхронным генератором, устанавливается выпрямительная установка (ВУ), выполненная на лавинных силовых кремниевых вентилях типа ВЛ-200-8 (восьмого класса, т. е. рассчитанных на напряжение 800 В, ток 200 А). Лавинные тиристоры не повреждаются при подаче на них больших напряжений и могут работать без дополнительных устройств зашиты и равномерного распределения напряжения между последовательно соединенными вентилями, которые необходимы для обычных тиристоров.

В преобразовательной технике стационарных установок и в тепловозостроении за рубежом наибольшее распространение получила трехфазная мостовая схема выпрямления, расчетная мощность которой только примерно на 5 % превышает активную и обеспечивает высокую частоту пульсации выпрямленного напряжения при малой их амплитуде.

Исследования показали, что пульсации выпрямленного тока тепловозных ВУ при трехфазной мостовой схеме выпрямления не превышают 4-5%, что практически не влияет на качество коммутации электродвигателей. Поэтому на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70 и др. применена Схема глухого параллельного соединения выпрямительных мостов (без уравнительного реактора). Параллельное соединение выбрано потому, что требует в 2 раза меньшего числа вентилей, чем последовательное при одинаковом значении и частоте пульсаций выпрямленного напряжения.

Параметры выпрямительной установки типа УВКЛ-5 следующие.

Номинальное выпрямленное напряжение, В

Кратковременное допустимое напряжение, В

Номинальный выпрямленный ток, А

Ток нагрузки в течение 2 мин с ин-

тервалами между ними 30 мин, А

Частота питания, Гц

два параллельно соеди-

ненных трехфазных мое

Общее число вентилей, шт.

Рис. 8.8. Принципиальная схема выпрямительной установки: СГ- синхронный тяговый генератор; ICI, IC2, 1СЗ- зажимы первой звезды статарной обмотки; 2С1, 2С2, 2СЗ- зажимы второй звезды

Плечо моста состоит из десяти параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых включено по два вентиля последовательно: следовательно, фаза имеет 40 вентилей. На рис. 8.8 показана схема одной фазы, а остальные обозначены условно прямоугольниками.

В шкафу выпрямительной установки размером 1165 X1250 X Х700 мм размешены вентили. Конструкция шкафа обеспечивает доступ с двух сторон. На каждой стороне шкафа установлен один трехфазный мост. Вентили с охладителями-радиаторами собраны в отдельные блоки по 8 шт. На каждой стороне шкафа расположены 15 блоков. Все блоки съемные, что обеспечивает доступ для очистки воздушного канала и смены охладителей.

Вентили охлаждаются вентилятором с электроприводом, расположенным на ВУ. Защита выпрямителей от внутренних коротких замыканий на этих тепловозах производится при помощи реле РМ2, подключаемого между нулевыми точками звезд генератора. Принцип действия защиты заключается в том, что при возникновении внутренних коротких замыканий появляется постоянная составляющая в напряжении, на которую и реагирует реле. Дверцы шкафа имеют конечные выключатели, которые снимают напряжение с ВУ при их открытии.

Регулятор напряжения типа БРН-ЗВ (РН). Регулятор поддерживает постоянным напряжение вспомогательного генератора, частота вращения якоря и нагрузка которого изменяются в широких пределах. Принцип работы тепловозных регуляторов напряжения основан на изменении тока возбуждения вспомогательных генераторов. Точность поддержания напряжения рассматриваемого регулятора 75 ±1 В. Регулятор состоит из измерительного и регулирующего органов.

тирующий на изменение напряжения ВГ. Стабилитроны СТ4 и СТ5 являются термокомпенсаторами.

При отпирании тиристора Т5 конденсатор С2 разряжается через Т5 и еще открытый Т4. При этом на тиристор Т4 мгновенно подается напряжение обратной полярности, которое и закрывает его. После закрытия тиристора Т4 происходит перезаряд конденсатора С2 через обмотку возбуждения ОВ и открытый тиристор. ТТ) (полярность указана з скобках). Тиристор Т4 открывается, а Т5 закрывается разрядным током конденсатора, и процесс повторяется с частотой, достигающей примерно 600 Гц (определяется значением 1?7 и С2).

Регулятор подключается в электрическую схему тепловоза через штепсельный разъем.

Тиристорный регулятор напряжения РНТ-6. На тепловозах 2ТЭ1 16 устанавливают регуляторы РНТ-6 для поддержания постоянного напряжения стартер-генератора 110 В при работе его в генераторном режиме. Регулятор состоит из измерительного и регулирующего устройства (рис. 8.10).

Измерительное устройство включает в себя стабилитрон СТЗ, подключенный к делителю напряжения R9 и RIO, питающемуся от стартер-генератора. В измерительном устройстве происходит сравнение регулируемого напряжения с эталонным стабилитроном СТЗ. Регулирующее устройство состоит из мультивибратора на тиристорах ТЗ и Т4 и тиристорного усилителя 77 и Т2. Тиристор Т2 включен в цепь управляющего электрода силового тиристора Tl.

Регулятор работает следующим образом. После пуска дизеля и включения контактора регулятора напряжения КРН обмотка возбуждения стартер-генератора OB включается в цепь тиристора Tl. Выходное напряжение делителя управляет работой мультивибратора, который имеет два режима: автоколебательный и заторможенный. Автоколебательный режим наступает при напряжении стартер-генератора, превышающем 110 В. При этом напряжение делителя, приложенное к диоду ЦЗ, больше опорного напряжения стабилитрона СТЗ и он пробивается. Вследствие этого появляется ток в цепи электрода управления тиристора ТЗ и он отпирается. Через силовые электроды тиристора происходит заряд конденсатора С2. При увеличении напряжения на С2 до значения, вызывающего пробой стабилитрона СТ2, в цепи электрода управления тиристора Т4 появится ток и Т4 откроется. Произойдет разряд конденсатора С2, напряжение обратной полярности прикладывается к ТЗ и закрывает его, т. е. мы имеет автоколебательный режим работы. Этому режиму соответствует закрытое состояние тиристоров 77 и Т2.

Когда напряжение стартер-генератора станет меньше 110 В, напряжение на выходе делителя станет ниже опорного напряжения СТЗ, мультивибратор затормаживается в положении: тиристор Т4 открыт, а ТЗ закрыт. Срыв автоколебательного процесса мультивибратора приводит к появлению тока в цепи СТ1, а следовательно, к включению тиристора Т2. При включении Т2 ток поступает на электрод управления 77 и он открывается. Ток в обмотке ОВ растет, и напряжение стартер-генератора повышается, а при повышении его 110 В тиристор 77 закрывается. Частота включения 77 определяется параметрами контура регулирования. Конденсатор 67 предназначен для закрытия тиристоров 77 и Т2. Диод Д1 уменьшает пульсации тока в обмотке возбуждения ОВ, через него замыкается э. д. с. самоиндукции при закрытии тиристора 77.

Комплексное противобоксовочное устройство. Для улучшения противобоксовочных свойств тепловозов научно-исследовательские институты транспорта и промышленности совместно с ПО «Ворошиловградтепловоз» разработали комплекс устройств, обеспечивающих повышение использования сцепного веса и эффективное обнаружение и прекращение боксования колесных пар. Исследования показали, что чем круче тяговая характеристика электродвигателя Ткт.г(\’), тем меньше вероятность развития боксования. Крутизна тяговой характеристики двигателя боксующей колесной пары зависит от схемы соединения тяговых электродвигателей и характера изменения подводимого к ним напряжения.

При параллельном соединении двигателей и прочих равных условиях крутизна тяговой характеристики будет больше, чем при последова!гльно-параллельном. Но для условий тепловозной тяги, когда внешняя характеристика тягового генератора резко изменяется на двух ее участках (при ограничении пускового тока аб и обеспечении полной мощности бе. см. рис. 1.3), уменьшение тока генератора сопровождается увеличением его напряжения. Боксование колесных пар на этих участках характеристики генератора вызывает также увеличение напряжения генератора, так как ток боксующих электродвигателей, а следовательно, и генератора уменьшается. Увеличение напряжения генератора приводит к менее интенсивному уменьшению силы тяги электродвигателей боксующих колесных пар и к некоторому повышению ее у небоксующих, что способствует развитию боксования. С ростом числа боксующих колесных пар ток генератора уменьшается, а напряжение повышается, и если не принять мер, то боксование может лавинообразно распространиться на все колесные пары.

О 1000 2000 3000 WO 5000 ТпА

Рис 8.1 1. Динамические жесткие характеристики генератора

Уменьшение сопротивления движению при отсутствии боксования вызывает одновременное уменьшение токов всех электродвигателей, и, следовательно, напряжение генератора увеличивается по обычной гиперболической характеристике. При боксовании колесной пары ток электродвигателя, связанного с ней, уменьшается, но так как ток электродвигателей небоксующих колесных пар не снижается, то на выходе УВМ сигнал не уменьшается. Следовательно, напряжение генератора не увеличивается (см. рис. 8.11), т. е. генератор работает по жесткой характеристике. Эта характеристика сохраняется при одновременном боксовании до пяти колесных пар. Комплексное противобоксовочное устройство состоит из органов обнаружения и прекращения боксования колесных пар. Орган обнаружения боксования состоит из блока реле боксования РБ1-3, блока сравнения БДС, резисторов СРБ1-3 (см. рис. 1.8). Орган прекращения боксования включает в себя систему формирования жестких динамических характеристик, системы снижения мощности тягового генератора и уравнительных соединений, систему ограничения частоты вращения тяговых двигателей при боксовании всех (шести) колесных пар. Работа этих систем отражена при описании схемы электрических соединений тепловоза 4ТЭ10С.

Источник