Преобразователь выпрямительно-инверторный

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Факультет: Транспортные системы

Кафедра: Электроподвижной состав

Дисциплина: Пассажирские электровозы и моторвагонный подвижной состав

Контрольная работа

«Преобразователь выпрямительно-инверторный»

КР. 420100.23.05.03.121.П3

Иркутск 2021

Введение

Преобразовательные установки предназначаются для преобразования электрического тока из переменного в постоянный (выпрямители), из постоянного в переменный (инверторы), из переменного одной частоты в переменный другой частоты (преобразователи частоты). Процесс преобразования может происходить одновременно с регулированием напряжения. На электровозах переменного тока нашли широкое применение выпрямители, а в последнее время благодаря широкому распространению управляемых полупроводниковых вентилей применяются управляемые выпрямители, т. е. выпрямители с регулированием напряжения и инверторы (электровоз ВЛ80р, ВЛ85, 2ЭС5К), также с регулированием режима рекуперативного торможения.

Необходимость в преобразователях на электроподвижном составе переменного тока обусловлена, прежде всего, применением тяговых двигателей постоянного тока, в то время как в контактной сети переменное напряжение 25 кВ частотой 50 Гц. Поэтому на электровозах устанавливают оборудование, которое в тяговом режиме снижает это напряжение до уровня, допустимого для тяговых двигателей, преобразует переменный ток в постоянный и регулирует напряжение. Понижение напряжения осуществляется трансформатором и автотрансформатором, преобразование переменного тока в постоянный -- выпрямителем. Регулирование напряжения может выполняться различными способами. При наличии в выпрямителях управляемых вентилей регулирование напряжения может осуществляться выпрямителями.

Выпрямительные установки с неуправляемыми вентилями установлены на всех электровозах переменного тока, кроме ВЛ80р, ВЛ85, 2ЭС5К. Выпрямительные установки, в которых применены управляемые вентили -- тиристоры, используются на электровозах ВЛ80т и ЧС4Т для регулирования режима реостатного торможения путем изменения тока возбуждения тяговых двигателей в зависимости от необходимой силы торможения, скорости и других факторов.

На электровозах ВЛ80р, ВЛ85, 2ЭС5К выпрямительно-инверторные преобразователи выполнены на управляемых вентилях. Они в режиме тяги выполняют роль управляемых выпрямителей, а в режиме рекуперативного торможения -- управляемых инверторов.

Основным элементом всех преобразователей является вентиль. При прохождении через вентиль тока часть энергии теряется -- выделяется в виде тепла. Современные преобразовательные установки работают сравнительно с небольшими потерями энергии -- не более 2%. Однако если не предусмотреть принудительного охлаждения -- вентиляции, то эти потери могут привести к недопустимому нагреву оборудования, в первую очередь самих вентилей. Поэтому вентили монтируют в специальных охладителях -- радиаторах с развитой поверхностью в виде ребер, а преобразователи оборудуют системой принудительного охлаждения потоком воздуха.

Для преобразователей большой мощности требуются десятки, а иногда сотни вентилей. Ток и напряжение должны равномерно распределяться между всеми вентилями. Поэтому в преобразователях используют устройства, выравнивающие ток и напряжение между вентилями. Наконец, преобразователи с управляемыми вентилями оборудуют системой, обеспечивающей подачу открывающих импульсов на управляющие электроды тиристоров, системами защиты и сигнализации: Все перечисленные устройства в комплексе составляют преобразовательную установку.

1. Выпрямительно-инверторный преобразователь ВИП2-2200М

1.1 Назначение

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) предназначен в режиме тяги для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования напряжения, в режиме рекуперативного торможения для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования э. д. с. инвертора.

Рисунок 1. - Расположение ВИП на электровозе

Технические данные

1.2 Устройство

В комплект, предназначенный для установки на электровоз, входят четыре выпрямительно-инверторных блока с системой формирования импульсов и блок конденсаторов.

Силовая часть ВИП имеет восемь плеч (рис. 2). ВИП комплектуют тиристорами Т2-320-323-02 и Т2-320-333-02, плечи /, 2, 5, 6, 7, 8 -- тиристорами 15-го класса, а плечи 3, 4 -- 14-го. Каждое плечо состоит из семи параллельных ветвей. Плечи 5, 6 имеют по два, а плечи /, 2, 3, 4,7, 8 -- по три последовательно соединенных тиристора.

Для обеспечения равномерного распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам используют шунтирующие резисторы, а для снятия внутренних коммутационных перенапряжений параллельно шунтирующим резисторам подключают цепочки 1^С (блоки БВН). Равномерное распределение тока по параллельным ветвям тиристоров достигается благодаря применению индуктивных делителей, а также подбором последовательно соединенных тиристоров по суммарному падению напряжения при двух значениях тока: предельном и 0,25 предельного.

Силовая схема ВИП предусматривает четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения. Очередность открытия плеч ВИП в выпрямительном (тяга) и инверторном (рекуперация) режимах определяется алгоритмом работы системы управления преобразователями электровоза (БУВИП), приведенном в таблице 1.

БУВИП формирует и в соответствии с заданным алгоритмом распределяет по плечам всех четырех ВИП изменяемые по фазе управляющие импульсы, запускающие систему формирования импульсов (СФИ ВИП), которая в свою очередь формирует и распределяет по тиристорам управляющие импульсы требуемых параметров с заданной фазой и в заданной алгоритмом последовательности.

Рисунок 2 - Упрощенная силовая схема электровоза

Таблица 1

1.3 Принцип работы

Тяговый режим. В зоне I (работает секция II вторичной обмотки трансформатора, см. рис. 2) регулирование выпрямленного напряжения производится открытием тиристоров плеч 3, 5 в момент а0 (рис. 3), а плеч 4 и 6 -- в момент, соответствующий регулируемому углу осР. Здесь а0 -- наименьший допустимый угол открытия тиристоров в начале каждого полупериода напряжения, равный (9±1)° (фаза управляющего импульса). При искаженной форме напряжения в контактной сети значение а0 корректируется системой управления ВИП (БУВИП) путем задержки выдачи сигнала до тех пор, пока анодное напряжение на тиристорах не достигнет значения, достаточного для уверенного открытия всех тиристоров плеча ВИП.

При включении ВИП в работу в полупериод, когда э. д. с. тягового трансформатора направлена справа налево (см. рис. 2), тиристоры плеча 3 открываются в момент а0, а тиристоры плеча 6 -- в момент аР. Длительность управляющего импульса, поданного в момент осо, не перекрывает разницы в фазах а0 и аР, и к моменту подачи ар на тиристоры плеча 6 тиристоры плеча 3 закроются, контур для прохождения тока не образуется. Чтобы избежать такого явления в следующий полупериод, когда э. д. с. тягового трансформатора направлена слева направо, на тиристоры плеча 5 сигнал управления подается дважды: первый -- в момент а.о, а второй -- в осР.

Рисунок 3. - Диаграммы выпрямленного напряжения при регулировании в зонах I (а) и IV (б) в тяговом режиме

Поскольку каждым выходным усилителем кассеты БВУ-428 может формироваться только один импульс, то другой импульс с фазой аР подается на тиристоры плеча 5 другим усилителем, обозначенным в табл. 1 5° (плечи преобразователя на схеме рис. 2 и соответствующие выходные усилители аппаратуры БУВИП обозначены одним и тем же порядковым номером).

Нормальная работа схемы в зоне I начинается с момента подачи управляющих импульсов в аР одновременно на тиристоры плеч 4 и 5, и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке после завершения коммутации тока с плеча 6 на плечо 4, т. е. в моментар+ур, где ур -- время коммутации (см. рис. 3,а).

В последующий полупериод при подаче на тиристоры плеча 3 управляющих импульсов в а0 они открываются, после чего происходит коммутация тока с тиристоров плеча 5 на тиристоры плеча 3. Энергия, запасенная в цепи выпрямленного тока за время коммутации ур (до открытия плеча 6), разряжается по нулевому контуру: тиристоры плеч 4, 3, сглаживающий реактор, тяговый двигатель. При открытии тиристоров плеча 6 в аР происходит коммутация тока с тиристоров плеча 4 на тиристоры плеча 6, и далее ток нагрузки проводят тиристоры плеч 3 и 6.

В следующий полупериод в момент а0 открываются тиристоры плеча 5, закрываются тиристоры плеча 3 и возникает нулевой контур для разряда энергии по цепи: тиристоры плеча 5, 6, сглаживающий реактор, тяговый двигатель. Таким образом происходит чередование использования тиристоров в качестве нулевых вентилей; один полупериод -- плечи 3, 4, второй -- 5, 6, что позволяет не усиливать по току эти плечи преобразователя, работающие в зоне I регулирования. Регулирование фазы управляющих импульсов производится в диапазоне от артах До аРтіп = а0+То'.

В зоне II выпрямленное напряжение увеличивается от 'Д^нДО '/г^н, а регулирование осуществляется за счет изменения фазы от крытия тиристоров ллеч /, 2 в диапазоне от аРтах до аРтт = = а0+7о+То'- При этом плечи 5, 6 открываются в момент а0, а плечи 3, 4 -- в момент а0з, т. е. управляющий импульс задерживается на время коммутации в контуре плеч /, 2, 5, 6.

В зоне III производится перевод нагрузки с секций I, II трансформатора на равновеликую по напряжению секцию III. После этого изменением угла открытия аР плеч 3, 4 в диапазоне от артах до аРт1п = ао+Т°'+ То' выпрямленное напряжение плавно увеличивается от 7гЈ/н до 3Д^н.

Для сохранения направления тока в обмотке трансформатора при переводе нагрузки на секцию III должна быть изменена полярность плеч, для чего на плечи 5, 6 управляющие импульсы с момента перехода подаются от других выходных усилителей (5', 6') в полупериод противоположной полярности. При этом плечи 7, 8 открываются импульсами в а0, а плечи 5, 6 -- в а0з = а0+Т°-

В зоне IV регулирования в работу вводятся тиристоры плеч 1 я 2 изменением угла открытия аР в диапазоне от артах до артт = ао+у°+То * ^Ри этом выпрямленное напряжение увеличивается от 3Д^н до иа (см. рис. 3, б). Тиристоры плеч 7, 8 открываются импульсами а0, а плеч 3, 4 -- задержанными

Как видно из описания, аппаратура управления ВИП (БУВИП) предусматривает при работе в зонах II, III и IV автоматическую задержку управляющих импульсов ар, подаваемых на тиристоры плеча в контуре с меньшим напряжением до окончания тока в контуре с большим напряжением.

Режим открытия плеч импульсами аР во время коммутации тока, при которой напряжение на обмотке трансформатора на все время коммутации в обоих контурах (уо=То+Т°) резко снижается, опасен тем, что напряжение может оказаться недостаточным для уверенного открытия тиристоров. Поэтому управляющий импульс, поданный в этот момент, может прекратиться прежде, чем ток во всех тиристорах плеча достигнет тока удержания, и нагрузку возьмут не все тиристоры плеча, что может привести к недопустимой перегрузке отдельных тиристоров.

С целью исключения подобных режимов и исключения возможности подачи управляющего импульса аР до окончания коммутации тока как в контуре с малым (То), так и в контуре с большим (то) напряжением предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульсов осР, т. е. она должна быть всегда больше угла а =<*о+То+Т°'-

При уменьшении напряжения на тяговых двигателях последовательность работы преобразователей и аппаратуры управления обратная изложенной выше.

Режим рекуперативного торможения. При рекуперации в зоне высоких скоростей тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей -- плавным изменением э. д. с. инвертора.

Рисунок 4. - Диаграмма напряжения при регулировании в IV зоне в режиме рекуперативного торможения

В зоне IV импульсы управления подаются на тиристоры плеч 2, 7 я 1, 8 с фазой, равной углу опережения зажигания Я (рис. 4), значение которого автоматически регулируется в зависимости от тока рекуперации так, чтобы угол запаса б поддерживался постоянным, равным 20--22°, т. е. с соблюдением равенства 6 = Я--у= const. Тормозное усилие и скорость движения в IV зоне регулируются плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости для поддержания заданного тормозного усилия должен увеличиваться плавным движением тормозной рукоятки контроллера машиниста (КМЗ).

При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч 3 и 4 с фазой осР, меняющейся от ар<Јя--Я до аР min. При этом полярность этих управляющих импульсов меняется по сравнению с режимом тяги на противоположную и подаются они другими выходными усилителями 3', 4'. Для дальнейшего снижения скорости осуществляется переход на III зону (работают плечи 4, 7 и 3, 8).

После снятия управляющих импульсов с тиристоров плеч 1, 2 и при открытии тиристоров плеч 3 и 4 происходит перевод тока рекуперации на мост, подключенный к секциям //, /// трансформатора, и тиристоры плеч начинают работать с углом aP=Я.

Дальнейшее регулирование э. д. с. осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч 5 и 6 с фазой, изменяющейся от аР^я--Я до czp=aPmin. При достижении на тиристорах плеч 5, 6 фазы управляющих импульсов аР = арт1п для перехода на II зону на плечи 1, 2 я 5, 6 подаются импульсы с фазой aP=Я. При этом на плечи 5, 6 импульсы подаются выходными усилителями 5°, 6°, так как выходные усилители 5, 6 на III зоне подавали импульсы aP=«pmin. Подача на тиристоры плеч 3, 4 выходными усилителями 3', 4' управляющих импульсов с фазой, меняющейся от аР<:я--Я до aP=aPmiib приводит к дальнейшему снижению скорости.

При переходе на I зону управляющие импульсы снимаются с тиристоров плеч 1, 2, а на тиристоры плеч 5, 6 подаются импульсы, регулируемые по фазе.

Фаза управляющих импульсов плеч 3--6 при вращении штурвала КМЭ в зоне I по направлению к нулю изменяется от а = я--Я до apmin. При уменьшении фазы аР до я/2 рекуперация прекращается, а при дальнейшем уменьшении угла аР начинается режим торможения противовключением, когда тяговый двигатель развивает тяговый момент, соответствующий направлению движения назад, а электровоз начинает потреблять энергию из сети.

2. Выпрямительно-инверторный преобразователь ВИП-4000УХЛ2

2.1 Назначение

Выпрямительно-инверторный преобразователь (ВИП) предназначен для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный, плавного регулирования напряжения питания тяговых двигателей в режиме тяги и преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц и плавного регулирования противо-ЭДС инвертора в режиме рекуперативного торможения.

Технические данные

2.2 Устройство

На электровозе устанавливают шесть преобразователей. Конструктивно ВИП выполнен из двух блоков: выпрямительно-инверторного с системой формирования импульсов и блока питания (БП).

Силовая часть ВИП имеет восемь плеч и выполнена по схеме, приведенной на рис. 5. Каждое плечо ВИП состоит из четырех параллельных ветвей тиристоров Т353-800-28-80 УХЛ2. Плечи VI, У2, У7, У8 имеют три, а плечи УЗ, У4, У5, У6 -- два последовательно соединенных тиристора. Для обеспечения равномерного распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам используют шунтирующие резисторы, а для снятия внутренних коммутационных перенапряжений -- цепочки /РС, подключенные параллельно тиристорам.

Заданное неравномерное распределение тока (±10%) по параллельным ветвям тиристоров достигается путем применения индуктивных делителей, а также подбором последовательно соединенных тиристоров по суммарному падению напряжения при двух значениях тока: предельном (/пр) и 0,5/пр.

Силовая схема ВИП предусматривает четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения.

Очередность открытия плеч ВИП в выпрямленном (тяга) н инверторном (рекуперация) режимах определяется алгоритмом работы системы управления преобразователями электровозов (БУВИП), приведенным на рис. 6. БУВИП формирует и в соответствии с заданным алгоритмом распределяет по плечам всех шести ВИП изменяемые по фазе управляющие импульсы, запускающие систему формирования импульсов (СФИ ВИП). Последняя в свою очередь формирует и распределяет по тиристорам управляющие импульсы требуемых параметров с заданной фазой и в заданной алгоритмом последовательности.

2.3 Принцип работы

Тяговый режим. В зоне I работает секция // вторичной обмотки трансформатора (см. рис. 5). Регулирование выпрямленного напряжения производится открытием тиристоров плеч УЗ, У5 в момент а0 (рис. 6), а плеч У4 и У6 -- в момент, соответствующий регулируемому углу <хр. Здесь ао -- наименьший допустимый угол открытия тиристоров в начале каждого полупернода напряжения, равный (9±1)° (фаза управляющего импульса). При искаженной форме напряжения в КС значение а0 корректируют системой управления ВИП (БУВИП) путем задержки выдачи сигнала до тех пор, пока анодное напряжение на тиристорах не достигнет значения, достаточного для уверенного открытия всех тиристоров плеча ВИП.

При включении ВИП в работу в полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена справа налево (см. рис. 5), термисторы плеча УЗ открываются в момент ао, а плеча У6 -- в момент ар. Длительность управляющего импульса, поданного в момент ао, не перекрывает разницы в фазах а0 и ар, и к моменту подачи ар на тиристоры плеча У6 тиристоры плеча УЗ закроются, контур для прохождения тока не образуется. Для того, чтобы избежать такого явления в следующий полупериод, когда ЭДС тягового трансформатора направлена слева направо, на тиристоры плеча У5 сигнал управления подается дважды: первый -- в момент осо, второй -- в момент ар.

Рисунок 5. - Упрощенная силовая схема электровоза

Рисунок 6. - Алгоритм работы системы БУВИП

Рисунок 7. - Диаграммы выпрямленного напряжения при регулировании в зонах I (а) и IV (б) в тяговом режиме

Нормальная работа схемы в зоне I начинается с момента подачи управляющих импульсов в ар одновременно на тиристоры плеч У4 и У5, и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке после завершения коммутации тока с плеча У6 на плечо У4, т. е. в момент ар+Ур, гДе Ур -- время коммутации (см. рис. 7 а).

В последующий полупериод при подаче на тиристоры плеча УЗ управляющих импульсов в ап они открываются, после чего происходит коммутация тока с тиристоров плеча 1/5 на тиристоры плеча УЗ. Энергия, запасенная в цепи выпрямленного тока за время коммутации ур (до открытия плеча 1/6'), разряжается по нулевому контуру: тиристоры плеч У4, УЗ, сглаживающий реактор РС, тяговый двигатель М. При открытии тиристоров плеча У6 в ар происходит коммутация тока с тиристоров плеча У4 на тиристоры плеча У6, и далее ток нагрузки проводят тиристоры плеч УЗ и У6.

В следующий полупериод в момент а0 открываются тиристоры плеча У5, закрываются тиристоры плеча УЗ и возникает нулевой контур для разряда энергии по цепи: тиристоры плеч У5, У6, сглаживающий реактор, тяговый двигатель. Таким образом происходит чередование использования тиристоров в качестве нулевых вентилей; одни полупериод--плечи УЗ, У4, второй -- У5, У6, что позволяет от аР max ДО «Р min=ao+T.

Рисунок 8. - Диаграмма напряжения при регулировании в зоне IV в

В зоне II выпрямленное напряжение увеличивается от (1/4)с/„до (1/2) (Л, а регулирование осуществляется за счет изменения фазы открытия тиристоров плеч VI, У2 в диапазоне от ар max до ар min=a0 + y0 +То- При этом плечи V5, У6 открываются в момент а0, а плечи V3, У4 -- в момент апз, т. е. управляющий импульс задерживается на время коммутации в контуре плеч VI, V2, V5, V6.

В зоне III производится перевод нагрузки с секций /, // трансформатора на равновеликую по напряжению секцию ///. После этого изменением угла открытия ар плеч V3, У4 в диапазоне от «ртах Д° аР min=aO + Yo + Yo Выпрямленное напряжение плавно увеличивается от (1/2) UH до (3/4) t/H.

Для сохранения направления тока в обмотке трансформатора при переводе нагрузки на секцию /// должна быть изменена полярность плеч, для чего на плечи V5, V6 управляющие импульсы с момента перехода подаются в полупериод противоположной полярности. При этом плечи 1/7, V8 открываются импульсами в ао, а плечи 1/5, V6--в ao3 = ao + Yo-

В зоне IV, регулирования в работу вводятся тиристоры плеч VI и У2 изменением угла открытия ар в диапазоне от aPmax до ap min=a0 + Yo + Yo- При этом выпрямленное напряжение увеличивается от (3/4)Ј/„ до U„ (рис. 6 б). Тиристоры плеч V7, V8 открываются импульсами «о, а плеч УЗ, У4 -- задержанными а0з-

Как видно из описания, аппаратура управления ВИП (БУВИП) предусматривает при работе в зонах II, III, IV автоматическую задержку управляющих импульсов ар, подаваемых на тиристоры плеча в контуре с меньшим напряжением до окончания коммутации тока в контуре с большим напряжением.

Режим открытия плеч импульсами ур во время коммутации тока, при которой напряжение на обмотке трансформатора на все время коммутации в обоих контурах (Yo = Yo + Yo) резко снижается, опасен тем, что напряжение может оказаться недостаточным для уверенного открытия тиристоров. По этой причине управляющий импульс, поданный в этот момент, может прекратиться прежде, чем ток во всех тиристорах плеча достигнет тока удержания, и нагрузку возьмут не все тиристоры плеча, что может привести к недопустимой перегрузке отдельных тиристоров.

С целью исключения подобных режимов и исключения возможности подачи управляющего импульса ар до окончания коммутации тока как в контуре с малым (Yo)> так и в контуре с большим (у'о) напряжениями предусмотрено автоматическое ограничение фазы импульсов ар, т. е. она должна быть всегда больше угла a = a0 + Yo + Yo-

При уменьшении напряжения на тяговых двигателях последовательность работы преобразователей и аппаратуры управления обратная изложенной- .выше.

Режим рекуперативного торможения. При этом режиме в зоне высоких скоростей тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей -- плавным изменением ЭДС инвертора.

В. зоне IV импульсы управления подаются на тиристоры плеч V2, V7 и VI, V8 с фазой, равной углу опережения зажигания р (рис. 8). Значение последнего автоматически регулируется в зависимости от тока рекуперации так, чтобы угол запаса б поддерживался постоянным, равным 20--22°, т. е. чтобы соблюдалось равенство б = 3 -- у = const.

Тормозное усилие и скорость движения в зоне IV регулируются плавным изменением тока возбуждения, который по мере снижения скорости для поддержания заданного тормозного усилия должен увеличиваться плавным движением тормозной рукоятки контроллера машиниста (КМЭ).

При достижении наибольшего тока возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V3 и V4 с фазой ар, меняющейся от ар^я -- р до ар min. При этом полярность этих управляющих импульсов меняется по сравнению с режимом тяги на противоположную. Для дальнейшего снижения скорости осуществляется переход на зону III (работают плечи У4, V7 и V3, V8).

После снятия управляющих импульсов с тиристоров плеч VI, V2 и при открытии тиристоров плеч V3 и V4 происходит перевод тока рекуперации на мост, подключенный к секциям //, /// трансформатора, и тиристоры плеч начинают работать с углом ар = р.

Дальнейшее регулирование ЭДС осуществляется подачей управляющих импульсов на тиристоры плеч V5 и V6 с фазой, изменяющейся от ар<:л --р до

При достижении на тиристорах плеч V5, V6 фазы управляющих импульсов ap = ap то для перехода на зону II на плечи VI, V2 и V5, V6 подаются импульсы с фазой ар=р. Подача на тиристоры плеч V3, V4 выходными усилителями 3, 4 управляющих импульсов с фазой, меняющейся от ар<я --р до ар = ар min, приводит к дальнейшему снижению скорости.

При переходе на зону I управляющие импульсы снимаются с тиристоров плеч VI, V2, а на тиристоры плеч V5, V6 подаются импульсы, регулируемые по фазе.

Фаза управляющих импульсов плеч V3--V6 при вращении штурвала КМЭ в зоне I по направлению к нулю изменяется от а = я-- р до ар min. При уменьшении фазы ар до я/2 рекуперация прекращается, а при дальнейшем уменьшении угла ар начинается режим торможения противовключением. При этом тяговый двигатель развивает тяговый момент, соответствующий направлению движения «назад», и электровоз начинает потреблять энергию из сети.

На электровозе в режиме рекуперации при автоматическом регулировании тормозного усилия предусматривают трех зонное регулирование напряжения на выходе ВИП, работающих в инверторном режиме.

3. Неисправности выпрямительно-инверторного преобразователя

В силовой части ВИП наиболее часто встречающимся видом неисправности является выход из строя одиночного силового тиристора в любом плече. Одиночный отказ тиристора (пробой) приводит к повышению напряжения на других последовательно включенных тиристорах плеча ВИП. В этом случае у отказавшего тиристора несколько снижается прямое падение напряжения (до 0,5 В, а в редких случаях до 0,25 В) и через параллельную ветвь плеча, в которой находится поврежденный тиристор, протекает увеличенный ток. Полный выход из строя одиночного тиристора приводит к загоранию сигнальной лампы этого ВИП на пульте управления электровозом уже при нулевом положении контроллера машиниста.

Гораздо реже в практике эксплуатации электровозов с ВИП встречаются случаи сквозного повреждения силовых тиристоров в одном или нескольких плечах ВИП. При сквозном повреждении силовых тиристоров любого плеча возникает режим короткого замыкания всей вторичной обмотки тягового трансформатора или только некоторой ее части (это зависит от зоны регулирования в момент возникновения сквозного повреждения) в течение одного полупериода напряжения сети. При этом развиваются токи КЗ, которые могут привести к повреждению вторичных обмоток тягового трансформатора, переключателей 81 и 82 и силовых тиристоров в других плечах ВИП. Чтобы предотвратить подобные повреждения, на шинах вторичной обмотки трансформатора установлены реле тока РТ1--РТ6, имеющие уставку тока 3200 ± 200 А. При срабатывании этих реле замыкаются их контакты, через которые на отключающую катушку главного выключателя электровоза подается питание от обмотки собственных нужд. В подавляющем большинстве случаев такая защита исключает повреждения силового электрооборудования. В то же время при сквозном повреждении плеч ВИП, как правило, происходит приваривание силовых контактов переключателей 81 и 82, что требует их ремонта.

Из анализа сквозных повреждений плеч ВИП выявлены наиболее характерные закономерности повреждений. Сквозные повреждения тиристоров чаще всего происходят в одном плече одного ВИП (около трех четвертей всех случаев), реже возникают сквозные повреждения одновременно в двух и более плечах одного ВИП (примерно пятая часть всех случаев) и исключительно редко происходят сквозные повреждения плеч одновременно в нескольких ВИП. В подавляющем большинстве случаев при сквозных повреждениях выходят из строя силовые тиристоры одной параллельной ветви плеча, реже происходит одновременное повреждение силовых тиристоров двух и более параллельных ветвей плеча, крайне редко при сквозных повреждениях имеет место зигзагообразный выход из строя тиристоров плеча. При этом следует отметить, что самые нижние параллельные ветви тиристоров плеча повреждаются чаще, чем остальные ветви. Все указанные выше данные подтверждаются практикой эксплуатации электровозов ВЛ80Р и ВЛ85. Наблюдаемый при этом характер отказов позволяет сделать предположение, что сквозные повреждения плеч ВИП чаще всего возникают в результате неравномерного распределения рабочего тока ВИП на одну или несколько параллельных ветвей силовых тиристоров плеча.

В силовой части ВИП появляются различные механические дефекты. К ним относят ослабление крепления гибких шунтов на силовых тиристорах и шинах, касания шип в монтаже индуктивных делителей, направляющих прутков, по которым проложены провода управления, и т.п. При плановых ремонтах необходимо тщательно осматривать весь силовой монтаж ВИП и устранять подобные неисправности.

Заключение

В данной работе были рассмотрены общие вопросы, касающиеся выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза. Были изучены назначение, принцип действия и устройство различных конструкций. В работе приведена основная классификация типов ВИП. Даны сведения об основных параметрах и характеристиках отдельных конструкций ВИП.

Список использованных источников

преобразователь выпрямительный инверторный

Размещено на Allbest.ru