6. Преобразовательные установки

6.1. Выпрямитель с плавным межступенчатым регулированием напряжения

Такой выпрямитель предложено использовать для электровоза с резистивным торможением (см. рис.3.2). Здесь тяговая обмотка трансформатора a-f разделена на несколько равных частей, которых должно быть столько, сколько необходимо для заданного количества зон регулирования (см. задание).

При этом в один из полупериодов питающего напряжения выпрямленный ток замыкается по контуру: вывод обмотки трансформатора а, диоды 9 и 10, тяговые двигатели, сглаживающий реактор, диод 3, тиристор 2, контакторы С и I, вывод обмотки трансформатора в. В другой полупериод в работе участвуют: тиристор 7, диоды 8, 4 и 5.

Тиристоры 2 и 7 отпираются с задержкой по отношению к началу по­лупериода на величину угла регулирования, который по мере не­обходимости изменяется в интервале .При уменьшении до 0 возможность регулирования напряжения в первой зоне исчерпана, и дальнейшее увеличение напряжения на тяговых двигателях возможно при плавном добавлении к напряжению секции обмотки трансформатора а-в, напряжения секции в-с. Это достигается в следующей последовательности операций: замыкается контактор А, при этом диод 1 принимает на себя нагрузку тиристора 2, а диод 6 - нагрузку тиристора 7; выключается контактор С; угол регулирования быстро переводится из 0 эл.гр. в ; включаются контакторы 2 и Д. На этом переход во вторую зону регулирования заканчивается.

Начинается плавное регулирование второй зоны с помощью тиристоров 2 и 7.

Переход в последующие зоны регулирования осуществляется аналогично.

Расчет количества диодов и тиристоров в управляемом выпрямителе с разветвленными плечами (рис.3.2) принципиально не отличается от изложенного в /8/, но имеет особенности.

Исходными данными для расчета являются: параметры тяговой обмотки трансформатора (см. 4.2 и рис.4.1), максимальный выпрямленный ток и параметры диодов и тиристоров.

Расчетное значение максимального выпрямленного тока для ЭПС оп­ределяется из условий реализации максимальной силы тяги на ободе колеса по условиям сцепления колеса с рельсом при трогании поезда с места, т.е. при скорости V =0. Для этого вычисляют /3/:

кН, (6.1)

где - расчетный коэффициент сцепления колеса с рельсом при V=0;

П - см. задание.

Расчетный ток определяют из рис.2.1 для (6.1).

Как показано в /6,7/ мостовая схема выпрямления, показанная на рис.3.2, является разновидностью схемы с последовательно включенными тиристорами, в которой плечи 4,5 и 9,10 в первой зоне регулирования могут быть нагружены выпрямленным током в интервале времени , т.е. при в интервале . Поэтому количество параллельно включенных ветвей диодов в плечах 4,5 и 9,10 определит выражение:

(6.2)

где - см. 4.6;

- расчетный ток при (6.1);

- предельный ток диода или тиристора (см. каталог, приложение 2/8/ или табл.11.1);

- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока между параллельными ветвями вентилей в плече выпрямителя; - коэффициент, учитывающий неравномерность охлаждения вентилей.

Количество параллельных цепочек вентилей плеч 1,2,3 и 6,7,8 будет другим, так как ток в них протекает в интервале , т.е. при в интервале . Поэтому количество параллельных цепочек диодов и тиристоров в указанных плечах определяет выражение:

(6.3).

Количество последовательно включенных вентилей в плечах: 4+5, 9+10, 1+3, и 6+8 (см. рис.3.2), будет зависеть от полного напряжения тяговой вторичной обмотки трансформатора (между точками а и е на рис.3.2).

(6.4)

где - см. (4.12);

- коэффициент, учитывающий возможное повышение напря­жения в контактной сети в рамках ПТЭ;

- повторяющееся предельно допустимое напряжение диода или тиристора, равное классу вентиля, умноженному на 100 (см. каталог, приложение 2/8/ или табл.11.1).

Количество последовательно включенных тиристоров в плечах 2 и 7 (см. рис.3.2) зависит от величины напряжения между отпайками b-с, c-d, d-e и т.д. Если напряжения всех секций тяговой обмотки трансформатора одинаковы, то количество последовательно включенных тиристоров в плечах 2 и 7 определится из выражения:

(6.5)

где - количество зон регулирования (см. задание).

Параметры, найденные из выражений (6.2), (6.3), (6.4) и (6.5), округляются до ближайшего большего целого числа.

Количество последовательно включенных диодов в плечах 1 и 6 рас­считываются также из выражения (6.5).