Выпрямители в системе электроснабжения вагонов, страница 3

Силовые трехфазные мостовые и однофазные двухполупериодные со средней точкой схемы выпрямления (см. таблицу 1) в ваго­нах с АСЭС широко стали применять с внедрением индукторных генераторов переменного тока. Частота напряжения, выраба­тываемого таким генератором, зависит от частоты его вращения и при изменении скорости движения вагона от 40 до 160 км/ч меняет­ся от 100 до 400 Гц (для генератора 2ГВ.003). Частота пульсаций выпрямленного напряжения на выходе трехфазной мостовой схемы (при шестипульсовом выпрямлении) будет меняться в тех же усло­виях от 600 до 2400 Гц. Поскольку напряжение вагонного генерато­ра в этих системах невелико, то их выпрямители содержат по одно­му диоду (тип В-161-250-12) в каждом плече моста. Класс диодов, даже выбранных с запасом, не превышает 12 (диод выдерживает Uо6p=1200 B).

В силовых схемах выпрямителей, работающих при высоких напряжениях (несколько тысяч вольт), применяется последователь­ное соединение диодов в каждом плече моста. На рисунке 1.3 показана схема мостового выпрямителя, входящего в состав пятисистемного преобразователя FSU 1.1. На рисунке 1.3 этот выпрямитель обозначен цифрой 1.

 
 


Рисунок 1.3 – схема неуправляемого высоковольтного мостового выпрямителя А12, входящего в состав пятисистемного преобразователя FSU 1.1.

Каждое плечо моста (см. рисунок 1.3) образовано двумя последо­вательно включенными диодами (V11-V12,V21 -V22,V31-V32,V41 -V42). Каждый из используемых здесь таблеточных диодов (тип D 749) способен выдерживать обратное напряжение 4400 В и рассчи­тан на прямой ток до 1500 А. Для равномерного распределения об­ратного напряжения между диодами каждой пары они шунтируют­ся резисторами (R2-R3, R4-R5 и т.д). Сопротивление каждого резистора - 470 кОм. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напря­жения на выходе выпрямителя включен сглаживающий реактор Lф.

В вагонах с АСЭС и ЦЭС управляемые выпрямители с регули­руемым выходным напряжением используются для подачи заряд­ного напряжения к аккумуляторным батареям. Кроме того в ваго­нах с ЦЭС управляемый выпрямитель входит в схему преобразова­теля DWR.8 (на рисунке 1.3 он обозначен цифрой 4), подающего к по­требителям трехфазное напряжение 220/380 В промышленной час­тоты.

Схема управляемого выпрямителя, приведенная на рисунке 1.4, является основой зарядного устройства BLG 6B батареи. На струк­турной схеме рисунка 1.3 этот выпрямитель обозначен цифрой 5.

Поскольку напряжение Ubx, подаваемое на вход этого выпря­мителя с одной из вторичных обмоток трансформатора Тр (см. рисунок 1.4), невелико (250 В), то в каждом его плече поставлено по одному диоду или тиристору. Тиристоры VI и V3 (типа 20 NM) способны выдерживать обратное напряжение до 1000 В и рассчитаны на ра­боту с токами 300 А.

 
 


Рисунок 1.4 – Схема управляемого мостового выпрямителя, входящего в состав трёхфазного DWR.8 и зарядного устройства BLG.6.

Работа схемы управления (СУ), обеспечивающей формирова­ние и подачу через выходные импульсные трансформаторы Тр от­пирающих сигналов к тиристорам VI и V3, синхронизирована с частотой выходного напряжения силового трансформатора пятисистемного преобразователя (см. рисунок 1.3). Для этих целей служит отдельный измерительный трансформатор Т1 с резисторным делите­лем напряжения на выходе.

Необходимый сдвиг (угол ) отпирающих импульсов отно­сительно начала синусоиды питающего напряжения определяет­ся требуемым режимом работы аккумуляторной батареи GB. СУ, контролируя температурные условия работы батареи, меняет за­рядное напряжение. При температурах от +10 до -50 °С это на­пряжение равно 141,5 В. В диапазоне положительных темпера­тур (от +10 до +50 °С) зарядное напряжение линейно снижается от 141,5 до 129,9 В. Такая же зависимость, реализованная и в схемах АСЭС, представлена на рисунке 1.5, анализируемом при опи­сании работы соответствующего устройства. Кроме того СУ ог­раничивает зарядный ток на уровне 60 А. Все эти требования выполняются благодаря изменению величины угла . По такой же схеме построен и управляемый выпрямитель, входящий в со­став преобразователя DWR.8.

Несколько иначе решена приведенная на рисунке 1.5 схема подачи регулируемого напряжения к аккумуляторной батарее в АСЭС типа ЭВ. 10.02.29. Зарядное напряжение Uзар батареи, как уже отмечалось ранее, здесь получается за счет сложения выпрямленного стабили­зированного напряжения Uo основной обмотки ОО генератора и ре­гулируемого напряжения Uдоп его же дополнительной обмотки ДО (Uзар=Uо +Uдоп).

Тиристоры V7 и V8 включены в провода 2С1 и 2С3 обмотки ДО, образуя схему выпрямления со средней точкой (провод 2С2). Отпирающие импульсы к тиристорам подаются специальным бло­ком управления заряда (БУЗ). Для синхронизации этих импульсов с питающим напряжением дополнительной обмотки питание (Uпит) к БУЗ подается непосредственно от фаз 2С1 и 2С3. Ранее на рисунке 2 сигнал этой цепи был обозначен как Uсинхр.

Блок БУЗ контролирует зарядное напряжение, температуру в аккумуляторном ящике (см. терморезистор R16 на рисунке 1.5) и заряд­ный ток батареи. Терморезистор R16 включен вместе с ограничива­ющим резистором R15 в цепь контроля зарядного напряжения (про­вода 59 и 40). Сигнал о величине зарядного тока снимается с шунта Е1 и по проводам 31 и 33 подается к БУЗ.

Тиристоры V7 и V8 открываются поочередно импульсами уп­равления, поступающими от БУЗ и согласованными с направлени­ем полуволн питающего напряжения (стрелки 1 и 2), наведенного в дополнительной обмотке. Закрытие каждого из них происходит при смене полуволны питающего напряжения. Например, при откры­том тиристоре V7 ток протекает по левой (см. рисунок 1.5) полуобмотке ДО между проводами 2С2 и 2С1. Как только в этой полуобмотке меняется направление ЭДС (начинает действовать полуволна 2), тиристор V7 запирается. Этому способствует ток КЗ, возникающий под влиянием этой полуволны в контуре 2С1 - полуобмотка ДО-2С2-Д17 - замкнутый контакт К1 - открытый тиристор V7.

Тиристор V8 открыт при действии полуволны 2. БУЗ, меняя угол сдвига импульсов управления тиристорами V7 и V8 относи­тельно начала соответствующих полуволн, обеспечивает заданный режим заряда аккумуляторной батареи.

 
 


Рисунок 1.5 – Силовая схема управляемого вольтодобавочного выпрямителя для заряда батареи в АСЭС типа ЭВ.10.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Новиков В.Е. Энергетическое оборудование вагонов и вагоноремонтных предприятий и его ремонт. Полупроводники в системах электроснабжения пассажирских вагонов. Учебное пособие – М: РГОТУПС, 2001;

2 Новиков В.Е. Смагин Б.В. Энергетическое оборудование вагонов. Рабочая программа и задание на курсовую работу с методическими указаниями. – М: РГОТУПС, 2002.