ЛЕКЦИЯ 11

Тяговый вентильный электропривод транспортных средств постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями

К достоинствам использования на подвижном составе асинхронных тяговых двигателей по сравнению с коллекторными относится сле­дующее:

снижение расходов на содержание тяговых двигателей;

уменьшение размеров и массы, улучшение вписывания в габариты тележки подвижного состава;

уменьшение числа обмоторенных осей и тем самым стоимости по­движного состава благодаря высокому использованию сцепления ко­лес с рельсами.

Использование современной силовой электроники в сочетании с асинхронными двигателями, при которой, кроме главного выключа­теля в силовой цепи, отсутствуют аппараты с механическими контак­тами, приводит также к снижению расходов на содержание ЭПС.

Таким образом, важнейшими критериями в пользу выбора систе­мы тягового привода ЭПС с асинхронными двигателями являются высокие тягово-энергетические свойства, малые габариты и масса тя­говых двигателей, меньшие затраты на уход и меньший расход энер­гии. Пока не выполняется критерий низкой цены подвижного состава и стоимости разработки, а значит, необходимо снизить затраты на пре­образовательные установки для возможности экономичного внедре­ния асинхронного тягового привода

Схемотехнические решения тягового преобразовательного оборудова­ния. Наибольших успехов в производстве ЭПС с асинхронными тяго­выми двигателями достигли фирмы Западной Европы и Японии. В настоящее время начинается внедрение асинхронного вентильного электропривода и в России в качестве тягового привода троллейбусов, трамваев и метро.

Троллейбус модели 5298

Пассажировместимость (чел) 114

Мест для сидения (шт) 29

Ведущий мост, задний

Мощность тягового асинхронного электродвигателя (кВт) 115

Номинальная скорость (км/ч) 60

 Двигатель (марка, тип) тяговый переменного тока ТАД-280

-ток номинальный, А 270

-напряжение номинальное, В 550 3 фазное переменное

-частота вращения максимальная, мин-1 4000

-система управления транзисторно-импульсным преобразователем переменного тока

- Электродинамическое торможение тяговым двигателем.

Трамвайный вагон «Татра-3»

Преобразователь предназначен для согласованного управления парой параллельно включенных тяговых асинхронных электродвигателей типа АТЧД-225-4МУ2 или другой модели в зависимости от завода-изготовителя, вращающих две колесные пары одной тележки трамвайного вагона в соответствии с режимами, задаваемыми водителем с пульта управления.

Основные параметры:

Выходной ток максимальный, А	460
Выходное напряжение номинальное, В эфф.	345
Выходная мощность максимальная, кВА	275
Напряжение питания силовой цепи номинальное, В	550
Напряжение питания силовой цепи максимальное рабочее, В	850
Напряжение питания силовой цепи минимальное рабочее, В	280

Устройство и работа. (Рис.1).

Преобразователь представляет собой трёхфазный инвертор напряжения, выполненный на основе силовых транзисторов типа IGBT, со встроенной системой управления и вентиляторами системы принудительного воздушного охлаждения радиаторов силовых транзисторов.

Путём широтно-импульсной модуляции инвертор преобразует постоянное напряжение силового питания в трёхфазную симметричную систему напряжений питания тяговых асинхронных двигателей. Частота и амплитуда выходного напряжения регулируется таким образом, чтобы обеспечить заданное усилие тяговых двигателей независимо от скорости вращения их роторов. Требуемая величина и направление заданного усилия определяется положением органов управления, задаваемым водителем, а также возможными ограничениями при текущих значениях контролируемых параметров. Управление преобразователем осуществляется водителем из кабины вагона при помощи системы комплексной автоматизации трамвая (СКАТ).

СКАТ представляет собой бортовой компьютер, связанный с системой управления преобразователя информационной шиной с интерфейсом RS485. Возможно также управление преобразователем по дискретным сигналам (без СКАТ). По внешним командам преобразователь обеспечивает:

• пуск и разгон тяговых двигателей с усилием, пропорциональным заданию;

• движение вагона с максимальной скоростью 75 км/ч;

• следящее рекуперативно-реостатное торможение в диапазоне скоростей от 75 км/ч до 1 км/ч;

• автоматический переход от рекуперативного торможения к реостатному при отсутствии потребителей в контактной сети и обратный переход при появлении потребителей;

• движение вагона с маневровой скоростью.

Во всех режимах работы преобразователь осуществляет защиту от юза и пробуксовки, а также передаёт в кабину водителя сигналы своего состояния для последующей визуализации. Преобразователь обеспечивает управления тяговыми электродвигателями во всех режимах движения без использования датчиков частоты вращения роторов.

Питание системы управления преобразователем осуществляется от бортовой сети вагона.

Вентиляторы принудительной воздушной системы охлаждения система управления включает в том случае, если радиаторы силовых полупроводниковых приборов нагреваются до заданного уровня. При остывании радиаторов вентиляторы автоматически отключаются.

 Конструкция и состав:

Преобразователь изготовлен в виде сборной конструкции, состоящей из блока силового, блока управления и блока вентиляторов.

Габаритные размеры преобразователя не более 1300 *1000*350 мм.

Масса преобразователя не более 170 кг, удельная масса не более 1,13 кг/кВА.

Исполнение шкафа защищённое, степень защиты IP54.

Охлаждение блока силового принудительное воздушное, осуществляется при помощи блока вентиляторов. Преобразователь располагается под вагоном. Конструкция преобразователя допускает также его расположение на крыше вагона без дополнительной защиты от осадков. В состав трамвайного вагона модели 71-405 входят два преобразователя – для каждой из двух тележек устанавливается собственный комплект тягового привода.