Полупроводниковые преобразователи в системах электроснабжения вагонов, страница 6

В вагонах с ЦЭС интегральные микросхемы широко применя­тся в схемах контроля и управления.

Полупроводниковые терморезисторы не имеют р-n перехода относятся к элементам, меняющим свое электрическое сопротивление под влиянием температуры. В зависимости от характера реакции на температуру терморезисторы делятся на термисторы и позисторы. С ростом температуры сопротивление термистора падает, позистора - повышается. Повышение сопротивления позистора наблюдается в определенном интервале температур, который и используется в качестве рабочего.

К основным параметрам терморезисторов относятся: номинальное сопротивление RН при температуре рабочей среды ТО=293 К (+20°С) и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), отражающий изменение (в процентах) сопротивления терморезистора при изменении температуры на один градус.

В схемах АСЭС типа ЭВ.10.02 для контроля температуры в аккумуляторном ящике используются медно-марганцевые термисторы (ММТ-4), имеющие RН = 1 кОм и ТКС=2,4 ...5,0 %/°С и способные работать при изменении окружающей температуры от минус 60 до плюс 125°С.

В схемах вагонов с ЦЭС для контроля за температурой используются платиновые датчики, не относящиеся к полупроводниковым элементам.

Фоточувствительные полупроводниковые приборы peaгируют на оптическое излучение в видимой, инфракрасной или ультрафиолетовой областях спектра. Если на фоточувствительную поверхность такого прибора попадает оптическое излучение (управляющий сигнал), то при его поглощении в полупроводниковом материале возникают носители зарядов, что вызывает появление электропроводности.

К фоточувствительным приборам относятся: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Каждый из них работает в паре с излучателем. Путём объединения излучателя (например светодиода) и фотоприёмника удается получить оптопару. Применение последних зачастую оказывается более удобным, таккак при этом удается наилучшим образом подобрать и согласовать характеристики излучателя и фотоприёмника.

Оптопары используются в первую очередь там, где необходимо обеспечить гальваническую развязку электрических цепей, например низковольтных и высоковольтных. В схемах управления вагонов ЦЭС для подобных целей используются транзисторные оптопары. В АСЭС - диодные и транзисторные. Поскольку в состав таких оптопар входят свето- и фотодиоды и фототранзисторы, то они показаны рисунке 3.1 как элементы, принадлежащий одновременно двум группа

3 НАЗНАЧЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Преобразователь включается между источником и потребите­лем, обеспечивая переработку электроэнергии источника таким обра­зом, чтобы её параметры (род тока, частота количество фаз) соответствовали требованиям потребителей. Преобразователи входят в со­став основной СЭС или являются источниками вторичных СЭС.

Как уже отмечалось ранее, вид и качество электроэнергии, вы­рабатываемой вагонными источниками питания в АСЭС и подавае­мой в вагонную магистраль при ЦЭС, не всегда соответствуют тре­бованиям вагонных потребителей. В первую очередь это проявляет­ся в том случае, когда необходимо обеспечить питание от вагонной СЭС аппаратов и устройств общепромышленного применения или специального изготовления. Такие устройства для своей работы могут требовать однофазное или трехфазное напряжение 220/380 В промышленной или повышенной частоты, а также регулируемое по величине постоянное напряжение.

Необходимость использования в вагонах аппаратов общепро­мышленного изготовления (электробритв, пылесосов, холодильников) диктуется постоянно растущими требованиями к комфорту пе­ревозок Высокочастотные же источники питания потребовались при внедрении более прогрессивного люминесцентного освещения, энер­гетические, весовые и эксплуатационные показатели которого повышаются при использовании напряжения повышенной частоты (от сотен герц до десятков килогерц). Регулируемое же постоянное напряжение необходимо для заряда аккумуляторной батареи, являющейся резервным (аварийным) источником питания в любой системе электроснабжения.

В пассажирских вагонах независимо от вида СЭС находят при­менение полупроводниковые преобразователи, обеспечивающие:

а) выпрямление - преобразование одно- и трехфазного переменного тока в постоянный;

б) инвертирование - преобразование постоянного тока в одно-L-ти трехфазный переменный ток;

в) преобразование постоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения.                                                

В основе работы любого преобразователя вагонных СЭС лежит процесс коммутации - передачи нагрузки с одного полупроводникового прибора (диода, тиристора) на другой. Этот процесс может проходить под влиянием действующих в схеме ЭДС (естественная коммутация) или под влиянием энергии, накопленной в коммутирующих элементах (L и С) или подаваемой от постороннего источника (искусственная коммутация). В схемах преобразователи вагонных СЭС используют оба вида коммутации.                        

Ход естественной коммутации рассмотрим на примере работы неуправляемого и управляемого выпрямителей, работающих на активную и активно-индуктивную нагрузку. К таким видам нагрузки в СЭС вагонов относятся электродвигатели и аккумуляторные батареи.                                                                                    I

Понимание хода коммутационного процесса позволяете в эксплуатации на основе анализа входных и выходных параметров преобразователей правильно оценивать их техническое состояние, быстро отыскивать возникшие отказы и подбирать элементы для замены отказавших. Далее даётся краткий анализ работы основных видов преобразователей вагонных СЭС.     

4 НАДЕЖНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ