Конспект по устройству электровоза часть 3 трансформаторы и выпрямители


lefttop
ФИЛИАЛ ОАО «РЖД»
ЗАБАЙКАЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА
ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КВАЛИФИКАЦИЙ
СВОБОДНЕНСКОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ
Устройство электровоза
конспект лекций
часть 3
трансформаторы и выпрямительные установки
Преподаватель П.В. Старшинов
г. Свободный
2012 г.

Оглавление
TOC \o "1-3" \h \z \u Регулирование напряжения. PAGEREF _Toc348702932 \h 101Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б. PAGEREF _Toc348702933 \h 102Трансформатор ТРПШ-2. PAGEREF _Toc348702934 \h 105Переходной реактор ПРА-48 PAGEREF _Toc348702935 \h 108Сглаживающий реактор РС-53 PAGEREF _Toc348702936 \h 109Индуктивный шунт ИШ-95. PAGEREF _Toc348702937 \h 110Полупроводниковые приборы PAGEREF _Toc348702938 \h 112Схемы выпрямления переменного тока PAGEREF _Toc348702939 \h 114Выпрямительная установка ВУК-4000Т. PAGEREF _Toc348702940 \h 116Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-758. PAGEREF _Toc348702941 \h 117Выпрямительно-инверторный преобразователь. PAGEREF _Toc348702942 \h 119

Регулирование напряжения.Регулирование напряжения на вторичной обмотке тягового трансформатора основано на изменение напряжения путем изменения коэффициента трансформации, или с помощью управляемых вентилей – тиристоров, или и то и другое вместе, т.е. комбинированный способ.
Коэффициент трансформации – это отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки. Регулирование напряжения, изменением коэффициента трансформации осуществляется путём изменения количества витков во вторичной обмотке.
Поэтому вторичная обмотка тягового трансформатора ВЛ80 состоит из двух одинаковых полуобмоток, каждая из которых имеет основную не секционированную часть а1-х1, а2-х2 и секционированную часть – это 1-01 и 02-5 которые разделены на 4 одинаковые секции по числу витков.

Регулирование напряжения сводится к тому, чтобы к нерегулируемым частям подключить то или иное число секций регулируемой части, встречно или согласно.
С 1 по 17 позицию для получения низких напряжений нерегулируемую и регулируемую обмотки включают встречно, т.е. соединяют конец одной обмотки с концом другой.

Для постепенного увеличения напряжения на ТЭД по порядку отключают встречно включенные секции регулируемой обмотки и на 17 позиции регулируемая обмотка полностью выключается, т.е напряжение на ТЭД равно 638 В.
Между 17 и 18 позициями имеются 4 промежуточных позиции, на которых происходит переключение обмоток со встречного на согласное соединение, а выводы ПРА переключаются с отпайки 01 на 1 для одной тележки и с 02 на 5для другой тележки.
Принцип повышения напряжения с 18 по 33 позицию заключается в постепенном подключении к нерегулируемой обмотке по секции регулируемой обмотки и на 33 позиции обе обмотки полностью включены согласно и напряжение ТЭД равно 1218 В.

Схема силовой цепи электровоза ВЛ80С построена так что каждая группа ТЭД получает напряжение от обеих полуобмоток поочередно. В один полупериод от одной полуобмотки в другой полупериод от другой полуобмотки. В результате этого на не семитричных (не ходовых) позициях, когда напряжение на полуобмотках разное обеспечивается одинаковое среднее напряжение на всех ТЭД, а также за счет этого уменьшается прибавка напряжения т.е. обеспечивается плавность нарастания напряжения на ТЭД.
Переключение цепи с одной отпайки на другую должно происходить без перерыва питания ТЭД. Если же не отключить питание, то при переключении с одной отпайки на другую их секции окажутся под током короткого замыкания, что недопустимо, поэтому для перехода используют переходные реакторы ПРА.
Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б.Тяговый трансформатор предназначен для понижения напряжения контактной сети до рабочего напряжения ТЭД.
Обозначение расшифровывается как:
О – однофазный;
Д – с воздушным дутьём;
Ц – циркуляция;
Э – электровозный;
5000 – мощность кВА;
25 – номинальное напряжение кВ;
Б – модификация.
Состоит из активной части, бака, крышки бака и системы охлаждения.

Активная часть состоит из магнитопровода и обмотки.
Магнитопровод имеет 2 стержня и 2 ярма. В поперечном сечении стержни имеют ступенчатую форму для более плотного прилегания обмотки. Стержни и ярмо, набраны из листов электротехнической стали, толщиной 0,35мм. Ярмо стягивают с двух сторон швеллерными балками при помощи болтов изолированных от стали специальными бакелитовыми трубками и шайбами.

Обмотка изготавливается из меди прямоугольного сечения изолированная специальной бумагой. Медь намотана на бакелитовые цилиндры. Цилиндры имеют разный диаметр и надеваются друг на друга. Между собой расперты прокладками, которые одновременно являются направляющими для масла. Первым у стержня располагают цилиндр с нерегулируемой обмоткой, по тому, что она имеет низкое напряжение 638 В, 2 вывода и всего 22 витка. Вторым по середине устанавливают цилиндр с первичной обмоткой, т.к. она имеет высокое напряжение 25 кВ и 431 виток, поэтому должна быть максимально удалена от стали для исключения ее нагрева. Крайним располагают цилиндр с регулируемой обмоткой и ОСН, т.к. они имеют наибольшее количество выводов, что облегчает ее монтаж и последующее подключение к выводам тран-ра. Регулируемая обмотка имеет 20 витков, по 5 витков на секцию.
Сверху и снизу обмоток располагают опорные кольца, изолирующие обмотки от ярма и магнитопровода. При работе катушки, обмотки нагреваются и увеличиваются в размерах, а при остывании уменьшаются, т.е. происходит усадка. Для компенсации данного эффекта применёно прижимное устройство, состоящее из шарнира, башмачка и толкателя с пружиной. Активная часть помещена в стальной бак и закреплена упорами.
Бак – 8-мигранный имеет объём 1750 литров, заполнен трансформаторным маслом в количестве 1830 кг. Заливка масла осуществляется через двух дюймовый кран расположенный внизу бака. К баку крепится две продольные и две поперечные балки. В поперечных балках ТТ установлены 4 кованных стакана которыми трансформатор, опирается на конусы рамы кузова. Продольные балки имеют коробчатое сечение внутри устанавливаются направляющие для потока, охлаждающего воздуха от мв3 и мв4. С боку внизу расположена пробка с клапаном, через который берут пробу масла на анализ.
Масло обеспечивает необходимую изоляцию и охлаждение обмоток. Диэлектрическая проницаемость масла должна быть не менее 30кВт на 1мм2. Температура вспышки нового масла должна быть не менее +135º. Для поддержания постоянного уровня масла на крышке установлен расширительный бак. Доливку масла производят через отверстие расширительного бака. Для контроля за уровнем масла, бак имеет масломерное стекло, которое отградуировано по температуре. Рядом с расширительным баком установлен термосигнализатор типа ТСН, который состоит из датчика, указателя и капиллярной трубки заполненной хлорметаном. Имеет 3 стрелки:
Чёрная – указывает действительную температуру масла.
Жёлтая – показывает необходимую температуру масла.
Красная – показывает максимальную температуру масла в холодном отстое.
Если электровоз находится в холодном отстое, то температуру масла контролируют по масломерному стеклу, ориентировочно которое должно показывать температуру окружающего воздуха. При приёмке горячего элек-за, уровень масла должен быть +40ºС и совпадать по показаниям с чёрной стрелкой сигнализатора. Сверху бак закрыт крышкой.
Крышка имеет прокладку из маслостойкой резины так же имеет железный бурт для предотвращения раздавливания прокладки. На крышке расположено 14 выводов вторичной обмотки, 4 вывода обмотки собственных нужд и 2 вывода первичной обмотки ТТ. Вывода установлены на латунной плите, приварены к крышке. Это исключает нагревание крышки от магнитных потоков рассеивания.
Выводы низкого напряжения вторичной обмотки и обмотки ОСН состоят из фарфорового изолятора, через который проходит медный стержень на верхнем конце которого установлен башмак, к которому крепят токоведущие шины. Внизу стержень имеет резьбу для крепления к выводам обмотки.
Вывод высокого напряжения состоит из пустотелого изолятора, внутри которого находится медный стержень. В верхней части изолятор закрыт колпачком, который посажен на цементный раствор, а внизу закрыт специальной шайбой и прижат гайкой. Крышка трансформатора так же имеет 2 стойки для установки ЭКГ.
Система охлаждения состоит: из маслонасоса, маслопровода и 6 радиаторных секций по 3 с каждой стороны бака. Насос, всасывает масло в верхний части бака. т.к. здесь, оно имеет максимальную температуру и нагнетает его по трубопроводам в радиаторные секции, где масло охлаждается потоком воздуха, от моторвентиляторов. Охлаждённое масло поступает в нижнюю часть бака, снизу поднимаясь вверх по направляющим охлаждает обмотки ТТ.
Трансформатор ТРПШ-2.Предназначен для питания цепей управления, освещения и подзаряда АБ. Обеспечивает постоянство напряжения от своей вторичной обмотки на цепи управления 50-52 В, при колебании напряжения на обмотке собственных нужд 280-460 В.
Магнитная система ТРПШ состоит из трёх магнитопроводов, набранных из листов электротехнической стали. Магнитопроводы отделены друг от друга изолированными шпильками. Основной средний магнитопровод имеет площадь сечения приблизительно в 3 раза больше чем сечение шунтов.

Первичная обмотка (1) состоит из двух катушек соединённых последовательно и имеющих по 74 витка. Каждая из катушек охватывает все 3 сердечника и намотанных на них вторичной обмотки и обмотки управления.
Вторичная обмотка (2) расположена внутри первичной и охватывает основной центральный магнитопровод. Состоит из двух катушек соединённых параллельно и имеющих по 37 витков.
Обмотка управления (3) состоит из четырёх катушек по 57 витков в каждой. Катушки расположены на стержнях шатунов, соединены последовательно, таким образом, что ЭДС наводимый переменным магнитным потоком от первичной обмотки взаимно компенсируется и равно нулю, а постоянные магнитные потоки наводимые катушками в шунтах при протекании по ним постоянного тока от трансформатора ТН (трансформатор напряжения) складывается.
После сборки ТРПШ пропитывают в лаке. ТРПШ установлен в БСА-1 посередине на полу.
Работа. При снижении напряжения в контактной сети снижается напряжение на первичной обмотке ТРПШ, что вызывает снижение напряжения на вторичной обмотке, где необходимо его постоянство для питания ЦУ. Стабилизация вторичного напряжения осуществляется с помощью обмотки управления, которая действует на изменение переменного магнитного потока в основном магнитопроводе по следующей схеме:
Первичная обмотка, питаясь переменным током наводит в шунтах и в основном магнитопроводе переменный магнитный поток. При снижении напряжения на первичной обмотке снижается переменный магнитный поток, наводимый ею в магнитопроводах. С помощью БРН (бесконтактный регулятор напряжения) в этот момент на обмотку управления подаётся постоянный ток. Обмотка управления начинает создавать постоянный магнитный поток в шунтах, насыщая им сердечники шунтов, при этом переменный магнитный поток, наводимый первичной обмоткой, вытесняется из шунтов в основной магнитопровод, увеличивая переменную ЭДС во вторичной обмотке, т.е. повышает вторичное напряжение до 52В. При этом срабатывает БРН и отключает питание обмотки управления постоянным током. Шунты размагничиваются, и переменный магнитный поток из основного магнитопровода перетекает обратно в шунты, степень насыщения основного магнитопровода снижается, что вызывает снижение напряжения в цепях управления до 50 В.
ТРПШ работает в импульсном режиме т.к. подмагничивание происходит периодически только при снижении напряжения на вторичной обмотке ТРПШ до 50 В (или в ЦУ).
Трансформаторы малой мощности на электровозе ВЛ80С.
Трансформатор Т-3 сх.№77
Предназначен для автономного питания системы «земляной защиты».
Состоит: двухстержневого магнитопровода и катушки. Катушка имеет две изолированные друг от друга обмотки. Первичная 1460 витков, вторичная 890 витков. Катушка имеет корпусную изоляцию и закреплена на м.проводе спец. клиньями. Магнитопровод шихтованный 0,35 мм. Стянут боковинами являющимися лапами для крепления на панели. С двух сторон закреплены шпильки к которым крепятся вывода. На последних сериях электровоза данный тр-р заменен на ТР-18 у которого U1 =400В, а U2=242В.
Трансформатор ТР-45 сх.№ТН
Предназначен для питания цепей БРН (бесконтактный регулятор напряжения) и управляющей обмотки ТРПШ.
Состоит: двухстержневого магнитопровода и катушки. Катушка имеет первичную и две вторичные обмотки. Между вторичными и первичной обмотками проложен экран, т.е. намотан слой медной проволоки соединенный с корпусом для исключения воздействия магнитных потоков рассеивания на вторичные обмотки Магнитопровод шихтованный, катушка закреплена на нем спец клиньями.
Установлен выше ТРПШ в ВВК1.
Трансформатор ТН-1 сх.№112
Предназначен для питания сельсин датчика указателя позиций.
Состоит: двухстержневого магнитопровода и двух катушек. Магнитопровод шихтованный, катушка закреплена на нем спец клиньями.
Установлен на панели №2 в трансформаторном отсеке.
Трансформатор ТР-228 сх.№192
Предназначен для понижения напряжения с целью питания элементов обогрева электрооборудования расположенного в кузове электровоза (краны продувки, ЭКГ, компрессор, радиостанция и т.д.).
Состоит: трехстержневого магнитопровода броневого типа и катушки имеющей две обмотки, а также экран заземленный на корпус. Магнитопровод шихтованный, катушка закреплена на нем спец клиньями.
Трансформатор ТК-40 сх.№23
Предназначен для питания токовой обмотки счетчика активной энергии.
Шина первичной обмотки тягового трансформатора является первичной обмоткой для данного тр-ра. Вторичной обмоткой является несколько витков провода намотанных на первичную обмотку. При протекании тока по первичной обмотке тр-ра в витках наводится ЭДС которая поступает на обмотку счетчика изменяя скорость вращения диска
Переходной реактор ПРА-48Схемный №25, предназначен:
Для перехода с одной позиции на другую без разрыва силовой цепи.
Для уменьшения тока КЗ при замыкании секций ТТ при переходе с позиции на позицию.
Для деления напряжения секций пополам с целью уменьшения прибавки напряжения на ТЭД.
Разделяет ток нагрузки на два контактора ЭКГ, уменьшая подгар контактов.
Состоит: из двух одинаковых реакторов верхнего и нижнего, каждый из которых работает самостоятельно в своей полу обмотке ТТ. Каждый реактор состоит из четырёх спиральных катушек намотанных из двух параллельных алюминиевых шин сечением 8*60мм, с зазорами между ними 7мм. Каждая из катушек имеет 13 витков. Оба реактора установлены на гетинаксовым основании толщиной 30мм и в осевом направлении стянуты 8-мью дюралюминиевыми шпильками. Для уменьшения магнитных потоков рассеивания на торцевых частях каждого реактора крест на крест расположены специальные экранирующие пакеты набранные из листов электротехнической стали.
Эти пакеты необходимы для предотвращения нагрева близлежащих металлических предметов от магнитных потоков рассеивания. Шины пропитаны специальным изоляционным лаком. Для предотвращения попадания между витками посторонних предметов над верхним реактором закреплены 4 асбоцементных листа. Установлен ПРА на крышке бака ТТ под ЭКГ, масса 450кг..
Принцип работы.
Переключение происходит следующим порядком:

ПРА обоими выводами подключается к одной отпайке №3, и ток нагрузки делится пополам между полу обмотками реактора, каждая полу обмотка создаёт свой магнитный поток. Суммарный магнитный поток реактора в этом случае будет равен нулю, т.к. ток в полу обмотках направлен встречно, из-за чего индуктивность реактора равна нулю, т.е. он не оказывает сопротивление для протекания тока. ПРА работает как делитель тока.
Один вывод ПРА подключается к отпайке №4 а другой остаётся подключенный к отпайке №3, при этом ПРА работает как делитель напряжения, т.к. напряжение начинает воздействовать на половину напряжения секций, 145/2=72,5В. Через ПРА протекает ток нагрузки и ток короткого замкнутой обмотки, при этом возникает неравенство токов в полу обмотках ПРА, появляется направленный магнитный поток, который резко увеличивает индуктивное сопротивление реактора, которое ограничивает ток КЗ. Из за протекания тока КЗ по ПРА его катушки нагреваются.
Позиции на которых ПРА работает как делитель тока называются ходовыми, их 9 позиций, а остальные 24 позиции переходные. На ходовых позициях можно ехать бесконечно долго, а на неходовых ПРА работает в режиме КЗ и сильно нагревается, поэтому на них рекомендуется ездить краткое время от 30 секунд до 3-х минут.
Сглаживающий реактор РС-53Схемный №55, 56 предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи ТЭД.
Состоит из шихтованного магнитопровода на который на ребро намотана медная шина сечением 4*65мм, зазор между витками 4мм. Межвитковая изоляция выполнена на 1/3 высоты шины для лучшего охлаждения катушки, которая имеет 70 витков. С двух сторон реактор имеет 2 гитенаксовые боковины стянутые двумя дюралюминиевыми шпильками. Для лучшего охлаждения реактор сверху и снизу закрыт стеклопластиковым кожухом для подвода и отвода воздуха. Установлен между шкафами ВУК внизу. Масса реактора 800 кг.
Принцип работы. Включается в силовую цепь последовательно с ТЭД увеличивая общую индуктивность цепи. Индуктивность реактора не постоянна и зависит от тока протекающего по катушке. При трогании с места, ток достигает больших значений при этом индуктивность реактора наименьшая (за счёт намагничивания сердечника).
При увеличении скорости движения, напряжение на ТЭД возрастает, что вызывает увеличение пульсаций тока и повышения индуктивности катушки реактора, за счёт которой происходит сглаживание пульсаций. При появлении индуктивности в катушке, увеличивается ЭДС самоиндукции, направление которой всегда противоположно направлению пульсаций.
Индуктивный шунт ИШ-95.Схемный №ИШ-1-4 предназначен для улучшения коммутации, равномерного распределения тока между обмоткой возбуждения ТЭД и шунтирующим резистором при включении ОП.
Состоит из сердечника и катушки. Сердечник набран из листов электротехнической стали и на него намотано на ребро медная шина сечением 3*45мм с зазором между витками 2мм. Сердечник находится между двух боковин стянутых тремя шпильками. Изоляцией является лак с выпечкой в печи. Установлены шунты в форкамере БСА-1 и БСА-2. Масса 110кг.

Принцип работы. Пульсирующий ток состоит из двух составляющих: переменной и постоянной. На переменную составляющую оказывает большое влияние индуктивное сопротивление сглаживания. Для постоянной составляющей, индуктивность роли не играет.

При включении резистора параллельно обмотке возбуждения, который обладает большим активным сопротивлением и малым индуктивным сопротивлением, появляется контур для прохождения тока с увеличенной переменной составляющей, которая протекая по якорю ухудшает коммутацию, в результате происходит переброс по коллектору. Для исключения неравномерного распределение тока между ОВ и резистором, т.е. исключение контура, в параллельную цепь добавили индуктивный шунт, увеличивающий индуктивное сопротивление и улучшает коммутацию ТЭД.
Дроссели и фильтры
Дроссель Д51 сх. №ДП
Предназначен для снижения уровня радиопомех при работе электровоза.
Состоит из опорного изолятора на котором в изоляционных планках закреплена катушка из меди сечением 3×20 мм.
Установлен на крыше электровоза рядом с токоприемником.
Дроссель ДС1 сх.№ДС1
Предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепях управления. Состоит из трехстержневого магнитопровода на средний стержень которого намотана катушка. Катушка находится в изоляционном цилиндре из стеклопластика и пропитана в лаке. В цепь включается последовательно, установлена в ВВК1 рядом с ТРПШ.
Дроссель ДС3 сх.№ДС3
Предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в заряда аккумуляторной батареи.
Состоит из двухстержневого магнитопровода на один из стержней которого намотана катушка.
Катушка пропитана в лаке и покрыта эмалью, установлена рядом с ДС1.
Полупроводниковые приборыОсновой полупроводникового вентиля является монокристалл кремния или германия с одной стороны которого вводятся атомы фосфора а с другой бора с различным числом электронов, в следствии чего со стороны фосфора образуется отрицательная область n(-), а со стороны бора положительная Р(+). При взаимодействии двух областей образуется Р-n переход который создает сопротивление R для протекания тока через пластину монокристалла.

При подключении обратного напряжения заряженные частицы уходят к краям пластины увеличивая Р-n переход в результате чего электрический ток через пластину не протекает.
При подключении прямого напряжения свободные заряженные частицы подходят к друг другу максимально уменьшая Р-n переход в пластине, при этом начинается обмен заряженных частиц т.е. через пластину начинает протекать электрический ток.
Диод – это полупроводниковый вентиль пропускающий ток только в одном направлении.
Лавинный диод – это диод который после пробоя и уменьшения обратного напряжения восстанавливает свои свойства полупроводника, т.е. не выходит из строя.
Тиристор – это полупроводниковый вентиль который имеет три Р-n перехода и пропускает электрический ток только в одном направлении, но только после подачи отпирающего электрического импульса на его управляющий электрод
Основные параметры характеризующие вентиль
Предельный ток – это максимально допустимое значение тока длительно протекающего через вентиль при максимально допустимой температуре.
Прямое падение напряжения – характеризует сопротивление вентиля в прямом направлении от которого зависит распределение тока в параллельно включенных вентилях.
Обратное напряжение – это наибольшее мгновенное значение напряжения прикладываемого к вентилю в обратном направлении, а к тиристору и в прямом закрытом направлении.
Отпирающий ток управления.
Отпирающее напряжение.
Время выключения тиристора при максимальной температуре.
Вентили изготовленные из полупроводниковых приборов по конструктивному исполнению делятся на штыревые и таблеточного типа.

В штыревых вентилях анодный или катодный вывод выполнен в виде шпильки (9) для крепления к радиатору. В этих вентилях кремневый элемент (7) помещают в специальный герметичный корпус состоящий из основания (8) со шпилькой и верхней цилиндрической части (6). Кремневый элемент припаивают к основанию от которого осуществляется подача тока к элементу, от верхней части элемента ток отводится через гибкий медный шунт (2) с наконечником (1). Анодная часть от катодной изолируется стеклянным изолятором (5).

Для эффективного отвода тепла и во избежание перегрева вентиля, он своим хвостовиком вкручивается в радиатор до плотного соприкосновения поверхностей.
Однако контакт алюминиевого радиатора с медным корпусом вентиля с течением времени может ухудшиться, что приведет к увеличению переходного сопротивления, ухудшению распределения тока, перегрева, что может привести к пробою вентиля. Поэтому между вентилем и радиатором прокладывают токоотводящую медную пластину, которая одновременно является выводом для включения вентиля в силовую цепь.
По конструкции вентиля таблеточного типа проще чем штыревые, что позволяет изготавливать на большую мощность, это сокращает их количество в выпрямительных установках, что повышает надежность последних.
Схемы выпрямления переменного токаВыпрямление переменного тока в постоянный производится с помощью статических преобразователей которые пропускают ток только в одном направлении. Применяется несколько основных схем выпрямления.
Однополупериодная схема выпрямления
Принцип работы: В данной схеме первичная обмотка трансформатора питается от однофазной цепи напряжением U1, а напряжение U2 подается на нагрузку через вентиль В. Ток через вентиль может проходить только тогда, когда анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду, т.е. в течении одного полупериода соответствующего положительной полуволне синусоидального напряжения. Следующий полупериод при отрицательной полуволне напряжения, анод вентиля будет иметь отрицательный потенциал по отношению к катоду при этом ток по вентилю протекать не будет.

В результате такого выпрямления через нагрузку протекает прерывистый ток постоянного направления который неблагоприятно отражается на потребителях постоянного тока, так как при этом возникают значительные пульсации напряжения и тока, т.е. качество выпрямления неудовлетворительное, поэтому на электровозах данную схему не применяют.
Двухполупериодная схема выпрямления с нулевой точкой
Принцип работы: Вторичная обмотка трансформатора разделена нулевым выводом на две равные части (две фазы). Крайние вывода Х1 и Х2 подключены к анодам вентилей, катоды подключены к положительным зажимам ТЭД, а нулевой вывод к отрицательным зажимам. Таким образом ТЭД включен между 0 и катодами вентилей.

В течении каждого полупериода в работе участвует попеременно только одна половина вторичной обмотки трансформатора и соответствующий вентиль. В один полупериод напряжение вторичной обмотки трансформатора является отпирающим для вентиля В1 в это время второй вентиль закрыт, во второй полупериод наоборот вентиль В2 открыт, а В1 закрыт.
Напряжение приложенное к ТЭД в течении каждого полупериода изменяется в соответствии с изменением напряжения действующей фазы вторичной обмотки трансформатора, т.е. возрастает от 0 до МАХ и затем вновь уменьшается до 0. таким образом к ТЭД приложено выпрямленное напряжение, но пульсирующее от 0 до МАХ.
Преимущества:
1. ТЭД постоянно находится под питанием;
2. катоды противофазных вентилей соединены и имеют одинаковый потенциал поэтому не требуется дополнительно изолировать их корпуса.
Недостатки:
1. нерациональное использование вторичной обмотки трансформатора, для нормальной работы ТЭД потребуется в схеме увеличение типовой мощности трансформатора.
Двухполупериодная мостовая схема выпрямления
Принцип работы: В данной схеме выпрямления тока происходит в оба полупериода. В первый полупериод когда напряжение во вторичной обмотке трансформатора наводится с права на лево в работе схемы выпрямления включаются вентиля В1 и В3 при этом вентиля В2 и В4 закрыты для прохождения электрического тока. В другой полупериод включаются вентиля В2 и В4 при этом вентиля В1 и В3 закрыты.

Преимущества:
в данной схеме выпрямления задействована вся вторичная обмотка трансформатора;
обратное напряжение приложенное на вентиль в два раза меньше чем в схеме выпрямления с нулевым выводом, при одинаковом напряжении на ТЭД;
при применении в схеме управляемых вентилей тиристоров появляется возможность плавного регулирования напряжения на ТЭД, за счет определенного угла открытия тиристоров.
Недостатки:
увеличение количества вентилей в схеме выпрямления необходимо в 2 раза больше.
Выпрямительная установка ВУК-4000Т.Предназначена для выпрямления переменного тока в постоянный для питания ТЭД, схемный №61, 62.
Одна ВУК представляет собой выпрямительный мост обеспечивающий питание двух параллельно соединённых двигателей.
Конструктивно ВУК выполнен в виде двух шкафов прямоугольной формы , в каждом из которых расположены диоды двух плеч. В установке ВУК4000Т применены лавинные диоды не ниже 8-го класса. Поскольку каждый вентиль вместе с радиатором должен быть изолирован от соседних вентилей, радиаторы закрепляют на изоляционных шпильках и между ними проложены изоляционные гитенаксовые прокладки.

На двух шпильках собрано 6 диодов. Шпильки крепятся на специальных изолированных панелях. Для подключения каждого плеча, в силовую схему имеются токоведущие шины , которые крепятся к корпусу шкафа через изолятор . Блоки диодов устанавливают в шкафу с двух сторон на встречу друг другу радиаторами. В результате этого образуется канал для подачи охлаждающего воздуха. Одна ВУК содержит 192 диода, т.е. 2 шкафа по 96 диодов.
На электровозах 23-й серии устанавливается другая выпрямительная установка, типа В-ОППД-3,15К-1,4-02, с лавинными диодами таблеточного типа ДЛ153-1250 не ниже 24-го класса. Поэтому в данной установке каждое плечо состоит из трёх параллельных ветвей имеющих по 2 последовательно соединённых диода, при сохранении технических параметров таких же как и ВУК-4000Т, но при этом ее вес и габариты меньше.
Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-758.Выпрямительная установка возбуждения предназначена для выпрямления и плавного регулирования тока в последовательно соединенных обмотках возбуждения тяговых двигателей в режиме реостатного торможения электровоза.
Схема выпрямления — двухполупериодная с выведенной нулевой точкой. На каждой секции электровоза устанавливается один блок ВУВ.

Блок ВУВ представляет собой одно плечо, имеющее шесть параллельных ветвей, в каждую из которых входят два последовательно соединенных тиристора ТЛ2-200. Вместе с тиристорами в блоке смонтировано вспомогательное оборудование:
Индуктивные делители ИД1-ИД6 обеспечивают выравнивание нагрузки между параллельными цепями тиристоров.
Цепочки R11-С1 и R12-С2 подключены параллельно тиристорам:
снижают коммутационные перенапряжения;
обеспечивают более равномерное распределение напряжений между последовательно соединенными вентилями;
Резисторы связи К1—К10 распространяют действие цепочек R11-С1 и R12-С2, а также диодов Д1 и Д2 на все вентили плеча.

Регулирование режима реостатного торможения осуществляют специальные устройства, изменяющие момент открытия тиристора ВУ1 в пределах рабочего полупериода. Чем позже будут подаваться импульсы, открывающие тиристор ВУ1 и соответственно все силовые тиристоры, тем меньше будет ток возбуждения и сила торможения электровоза, и наоборот. Чтобы увеличить силу торможения, следует раньше отпирать тиристор ВУ1.
Все оборудование блока ВУВ смонтировано на основной панели, закрепленной на шести изоляторах. Оборудование усилителя импульсов смонтировано на дополнительной панели, закрытой металлическим кожухом, которая крепится к основной панели. Выпрямительная установка возбуждения получает питание от вторичной обмотки трансформатора с номинальным напряжением 145 В, выпрямленный ток длительный 850 А, а 20-минутного режима 1300 А. Изоляция силовой части ВУВ относительно земли рассчитана на напряжение 2000 В.
Выпрямительно-инверторный преобразователь.Выпрямительно-инвертоный преобразователь (ВИП) предназначен для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный и плавного регулирования напряжения питания тяговых двигателей в режиме тяги и для преобразования постоянного тока в однофазный переменный частотой 50 Гц и плавного регулирования величины противо-ЭДС инвертора в режиме рекуперативного торможения.
На электровозе устанавливается два преобразователя.
Каждый ВИП состоит из блока силового (БС), блока питания (БП) или блоки управления (БУ), блока диагностики (БД).
Силовой блок

Блок управления

Блок диагностики

Силовая часть ВИП имеет 8 плеч. Каждое плечо состоит из двух последовательно и пяти параллельно соединенных тиристоров. Плечи укомплектованы тиристорами Т353-800. При этом плечи 1, 2, 7, 8 укомплектованы тиристорами 28 класса с неповторяющимся импульсным напряжением в закрытом состоянии не ниже 3800 В; плечи 3, 4, 5, 6 – тиристорами 32 класса.
Конструктивно блоки тиристоров расположены по высоте пять, а по горизонтали – по восемь штук.
Силовая схема ВИП позволяет реализовать четырехзонное регулирование выпрямленного напряжения при трех секциях вторичной обмотки тягового трансформатора.
Выравнивание тока по параллельным ветвям плеч обеспечивается подбором тиристоров по суммарному падению напряжения и также диагональным подключением плеч.
Допустимый разброс по суммарному падению напряжения между параллельными ветвями плеч при токе 400А должен составлять не более 0,04 В.
Система формирования импульсов служит для включения тиристоров силовой схемы ВИП, которая управляется аппаратурой управления электровоза.
Рассмотрим процесс инвертирования на примере мостовой схемы.
Напряжение тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, подается на шины « + » и «—» (см. рис). Постоянный ток от этих шин пропускают через обмотку трансформатора Н2-К2 поочередно то в одном направлении (сплошные стрелки), то в другом (штриховые). В первичной обмотке Н1-К1 трансформатора трансформируется переменное напряжение, которое зависит от напряжения двигателя и коэффициента трансформации.

Направление тока в обмотке Н2-К2 изменяют, поочередно открывая то одни, то другие управляемые вентили. В один полупериод открывают вентили 7 и 3, и ток в обмотке протекает слева направо. В следующий полупериод открывают вентили 2 и 4, ток протекает справа налево. Затем опять открывают вентили 1 и 3 и т.д.
Чем чаще меняют направление тока, тем больше частота переменного тока. Чем выше напряжение постоянного тока, создаваемое двигателем (генератором), и чем больше коэффициент трансформации, тем выше напряжение, получаемое на обмотке Н1-К1.

Приложенные файлы

  • docx 8220503
    Размер файла: 8 MB Загрузок: 1

Добавить комментарий