Выпрямители в системе электроснабжения вагонов

ГОУ ВПО

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ФАЖТ

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

Контрольная работа

по дисциплине «Электронная и преобразовательная техника»

Выполнил: Спиридонов С.В. Шифр: 01-пВ-32335	Адрес: Н. Новгород, ул. Движенцев, 19-8
Рецензент: Серебряков А.С.

Н.Новгород 2006 г.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………….		3
1	ВЫПРЯМИТЕЛИ……………………………………………………… …………...	5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………...		14

ВВЕДЕНИЕ

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.     

1 ВЫПРЯМИТЕЛИ

Выпрямители в СЭС вагонов преобразуют переменное одно­фазное или трехфазное напряжение источника питания в постоян­ное. На основе диодов выполняют неуправляемые выпрямители. На основе диодов и тиристоров - управляемые. Особенности работы полупроводников в таких выпрямителях рассмотрим на примере мостовой схемы.

Неуправляемый выпрямитель (см. рисунок 1.1 а)образован четырь­мя диодами VI-V4, подключенными к вторичной обмотке а-b транс­форматора Тр и обеспечивающими подачу выпрямленного напря­жения u_cd к нагрузке R_н. Анод (А) и катод (К) показаны лишь для одного диода V1. B управляемом выпрямителе (см. рисунок 2 а) два пле­ча моста образованы тиристорами VI и V3, два другие плеча - диодами V2 и V4.

 

Рисунок 1.1 – Работа неуправляемого двухполупериодного мостового выпрямителя на активную нагрузку: а) схема выпрямителя, б) диаграмма токов и напряжений.

Анализ процессов, протекаю­щих в неуправляемом выпрямителе, начнём с момента t₁ (см. рисунок 1.1 б), когда в обмотке а-b действует полу­волна 1 питающего напряжения u_ab=U, показанная на рисунке 1 а, сплошной линией. В этот момент открыты (проводят ток) диоды V1 и V4. Напряжение на каждом из них практически равно нулю. Посколь­ку токи и напряжения диодов этой пары одинаковы, то на диаграмме (рисунок 1.1 б) показаны соответствую­щие зависимости (i_vl и u_vl) лишь для одного из них. Два других диода V2 и V3 закрыты, ток по ним не проте­кает, и к каждому из них приложено обратное напряжение u_v2=U_oбp с ам­плитудой U_m. Поскольку режим ра­боты этой пары диодов также оди­наков, то приведенные зависимости (i _v2 и u_v2) для одного из них справед­ливы и для другого. Выходное на­пряжение u_сd на сопротивлении на­грузки равно входному за вычитом небольшой величины, равной суммарному падению напряжения на диодах VI и V4 при протекании по ним прямого тока.

Это состояние схемы сохранится до момента t₂ перехода питающего напряжения через ноль, когда начнет действовать полуволна 2, показанная пунктиром на рисунке 1.1 а. С этого момента в открытое состояние перейдут диоды V2 и V3, и по ним начнет протекать ток i_v2. Диоды VI и V2 ока­жутся запертыми, что отражено на диаграммах (рисунок 1.1 б) наличием приложенного к ним обратного на­пряжения u_v]=U_обр с амплитудой U_m. Полярность напряжения u_cd на на­грузке сохранится. При рассматри­ваемой активной нагрузке (R_н) вып­рямителя форма тока i_н в нагрузке повторяет синусоидальную форму выпрямленного напряжения u_cd.