Способы плавного регулирования напряжения

Плавное регулирование выпрямленного напряжения

Иногда этот вид регулирования называют зонно-фазовым или амплитудно-фазовым.

При регулировании выпрямленного напряжения изменением угла регулирования α резко уменьшается коэффициент мощности. Поэтому для плавного регулирования напряжения на ЭПС применяют комбинированный способ регулирования. При этом способе осуществляют ступенчатое изменение напряжения, подаваемого на выпрямитель от трансформатора, а в пределах каждой ступени плавно изменяют выпрямленное напряжение тиристорами.

Возможно несколько методов плавного регулирования напряжения, подаваемого на тяговые двигатели: регулирование с вентильным переходом и бесконтактное регулирование.

1.2.1. Плавное регулирование с вентильным переходом

При этом методе напряжение, подаваемое на преобразователь, изменяется путем подключения его к различным выводам вторичной обмотки трансформатора переключателями 1, 2, 3 и 4, а тиристоры служат для плавного регулирования напряжения между ступенями и обеспечивают вентильный переход, то есть размыкание контактов переключателей без разрыва тока. Для этой цели два плеча преобразователя, собранного по мостовой схеме, расщеплены и снабжены тиристорами VS1-VS4 (рис. 6).

Регулирование напряжения начинается с включения переключателя 1 при закрытых тиристорах VS1 и VS3. Напряжение на нагрузке (двигателе) равно 0. Постепенно, открывая тиристоры VS1 и VS3, увеличивают среднее выпрямленное напряжение U d 1 на нагрузке, подавая на нее все большую и большую часть напряжения U с с первой секции трансформатора. Форма выпрямленного напряжения в процессе такого регулирования при некотором значении угла α 1 приведена на рис. 7, а в виде заштрихованных площадей. После полного открытия тиристоров VS1 и VS3 выпрямленное напряжение достигает значения U d 1 max = 0,637 U с max, соответствующего углу регулирования α 1 = 0. Затем включают переключатель 2 (рис. 6) и начинают постепенно открывать тиристоры VS2 и VS4. В моменты, когда открыты тиристоры VS2 и VS4, на выпрямительный мост подается напряжение 2 U с, снимаемое с первых двух секций вторичной обмотки трансформатора, а когда они закрыты – напряжение U с, снимаемое только с первой секции. При этом к напряжению U d 1 max добавляется часть напряжения U с второй секции трансформатора, определяемая углом α 2 открытия тиристоров VS2 и VS4. Выпрямленное напряжение на нагрузке имеет в этом случае форму, показанную в виде заштрихованных площадей на рис. 7, б. Так как по мере уменьшения угла α 2 увеличивается заштрихованная площадь, то соответственно растет и среднее напряжение U d 2. При полном открытии тиристоров VS2 и VS4 выпрямленное напряжение U d 2 max = 2·0,637 U с max и весь ток проходит через переключатель 2. Далее закрываются тиристоры VS1 и VS3, размыкается переключатель 1 и замыкается переключатель 3, после чего регулирование производится постепенным уменьшением угла регулирования α 2 тиристоров VS1 и VS3. В моменты, когда открыты тиристоры VS1 и VS2, на выпрямительный мост подается напряжение 3 U с, снимаемое с первых трех секций трансформатора, а когда они закрыты – напряжение 2 U с, снимаемое с первых двух секций. Форма выпрямленного напряжения при этом имеет вид, показанный в виде заштрихованных площадей на рис. 7, в. Среднее выпрямленное напряжение U d 3 > U d 2 и возрастает по мере уменьшения угла α 3.

Источник

29.Принцип плавного регулирования напряжения. Способы плавного регулирования напряжения.

Последовательно с обмоткой тр-ра выполняется Эл-нт, напряжение на котором можно плавно регулировать. Возможны 2 варианта: 1)Когда такой Эл-нт включен в первичной обмотке; 2)Когда — во вторичной обмотке.

В качестве таких магнитоуправляемых Эл-тов можно использовать короткозамкнутые катушки, которые перемещаются вдоль сердечника тр-ра; дроссели подмагничивания, которые подмагничивают постоянным током тр-ры с шунтами подмагничивания, феррорезонанс регуляторы; автотрансформаторы с регулятором напряжения путём перераспределения.

30.Плавное регулирование напряжения с помощью короткозамкнутых катушек и дросселей подмагничивания.

Здесь тр-р имеет четыре обмотки. Верхние обмотки включены встречно, нижние- согласно. Есть Эл связь между верхними и нижними обмотками. Обмотки неподвижно намотаны на сердечник, а короткозамкнутая катушка перемещается вдоль сердечника и может занимать либо верхнее, либо нижнее положение. При верхнем положении ток К насыщает сталь верхней части сердечника, соответственно сопротивление катушек В и Г становится близким к 0. Тогда получается обычный понизительный тр-р. Если посадится питание обмотки, то тр-р работает как повышающий. Такая конструкция тр-ров применяется на ПТ переем тока, в тр-рах для питания устр-в СЦБ. Мощность их невелика 400кВА.

Это искусственное подмагничивание за счёт питания пост током(дополнительно к перем-му).

Если подмагничивать D1, то сопр-е его падает и в работу включены все три обмотки, т.е. все они оказываются под первичным напряжением. Число витков больше, вольт на виток меньше=> U2 уменьшается.

Если подмагничивать D2, то шунтируются ω’ и ω’’ и в работе остаётся ω, и тогда вольт на виток больше и снижается напряжение, U2 — повышенное. Сами обмотки подмагничивания размещены на том же сердечнике, что и тр-р. Этот же принцип применён и к тяговым тр-рам.

31.Применение для регулирования напряжения автотрансформаторов с перераспределением напряжения.

АТРПН представляет собой фактически 2 АТ со своими сердечниками. Каждый имеет 2 обмотки, которые включены по представленной схеме. Система подмагничивания может подмагничивать либо I, либо II. При подмагничивании I, всё напряжение приходится на нижнии обмотки и АТ работает как повышающий. Если подмагничивать II, то верхние обмотки оказываются противовключёнными и АТ- понижающий. Система требует специального источника постоянного тока, систему регулирования этого тока, датчики, на которые будет “отзываться” это напряжение. Причём на маломощных тр-рах, не превышающих 400кВА.

32.Магнито-тиристорное регулирование напряжение.

К магнитному Эл-ту добавляются тиристоры, которые наряду с тем, что дают пост ток подмагничиванию, предоставляют ещё возможность регулирования.

Можно менять с помощью тиристоров знак добавки ∆U, открывая левый т.к. правый выпрямители. Кроме этого, можно менять вел-ну ∆U за счёт регулирования угла управления тиристорами. С увел угла ∆U уменьш; с уменьш угла ∆Uувел.

Недостатки системы: меняется форма U2 — из синусоидальной в несинусоидальную; в зав-ти от угла ‘гамма’ степень искажения различна => увеличиваются гармоники и требуются новые фильтр устройства. Поэтому такое регулирование можно осуществлять в небольших пределах ±10%

Источник

Плавное регулирование напряжения

В случае плавного регулирования напряжения на э. п. с. переменного тока с двигателями пульсирующего тока от падает необходимость в переходных реакторах или резисторах, появляется возможность существенно упростить контактную переключающую аппаратуру и даже полностью отказаться от нее (при бесконтактном регулировании напряжения). Кроме того, легче осуществить инвертирование тока и рекуперацию энергии при электрическом торможении; улучшаются пусковые характеристики и обеспечивается наиболее полное использование максимальной силы тяги по сцеплению. Это особенно существенно для мощных грузовых электровозов переменного тока, которые имеют очень высокое значение коэффициентов тяги в часовом и длительном режимах. Вес поезда для них, как правило, ограничивается не нагреванием обмоток двигателя, а условиями сцепления. Плавное регулирование напряжения для таких электровозов стало осуществимым лишь после освоения промышленного изготовления тиристоров. Все другие способы плавного регулирования с использованием коллекторных регуляторов, ртутных вентилей, трансформаторов с плавным регулированием, магнитных усилителей и др. для электровозов не могли дать удовлетворительных решений. Поэтому рассмотрим только примеры плавного регулирования напряжения с помощью тиристоров.

Различают плавное межступенчатое регулирование напряжения с вентильным переходом и бесконтактное регулирование. Первый способ регулирования был применен на опытных электровозах ВЛ60 ку , второй получил широкое распространение на электровозах ВЛ80 Р , ВЛ85 и др.

Применяют также мосты с разным выпрямленным напряжением; при этом два моста позволяют получить трехступенчатое регулирование, а три с соотношением напряжения 1:1:2 — четырехступенчатое. Представляет интерес схема с соотношением напряжений мостов 1:2:3, которая дает шесть ступеней, при соотношении 1:2:4 можно получить семь ступеней.

Если на электровозах применяют преобразователи, выполненные только на тиристорах, бесконтактная система управления силовыми цепями резко упро щается, так как при этом нет необходимости в переключателях ступеней, контакторах и переходных реакторах. Плавное регулирование осуществляют как в тяговом, так и в тормозном режиме.

В качестве примера рассмотрим действие цепей на электровозе ВЛ80 Р (рис. 243, а). Трансформатор Т имеет две секционированные части вторичной обмотки, каждая из которых разделена на три секции с напряжением 300, 300 и 600 В. К секционированным частям подключены выпрямительно-инверторные преобразователи ВИП! и ВИП2. Тяговые двигатели подключены к соответствующим ВИП через сглаживающие реакторы СР.

Схему ВИП можно представить как три параллельно соединенные однофазные мостовые схемы с совмещенными смежными плечами (1-4, 3-6, 5-8). Для восьмиплечей схемы ВИП действительны все соотношения обычной однофазной мостовой схемы. От вторичных обмоток тягового трансформатора на ВИП подается переменное синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц. В каждый полупериод напряжения трансформатора, имеющий длительность 0,01 с и составляющий 180°, работают два плеча моста (рис. 243,6).

Для открытия тиристоров плеч блок управления выпрямительно-инверторным преобразователем (БУВИП) в каждый полупериод вырабатывает импульсы, регулируемые по фазе а_р и нулевые сю. Импульсы подаются всегда в начале полупериода с углом а_р=8ч-10°. Отсчет угла импульсов производят от момента равенства нулю питающего напряжения трансформатора в начале полупериода. Импульсы в начале зоны регулирования имеют угол около 160° (а_ртах), а в конце — на низких зонах регулирования и при малой нагрузке-18-20° (°ртт)> на высоких зонах регулирования и при большой нагрузке 30-40°.

Пуск электровоза начинается с зоны I Перемещая штурвал контроллера машиниста (КМЭ) из положения ПО (подготовка к работе цепей управления ВИП) в положение НР (начало регулирования), машинист создает условия для подачи импульсов управления на тиристоры плеч 3-6 При этом в один полупериод напряжения трансформатора (сплошные

О -нерегулируемый по фазе ^-нерегулируемый, задержанный по фозе( Р (а) и алгоритм ее работы (б)

стрелки на рис. 243, а) на плечо 4 подаются импульсы управления с углом Ор_тах (точка б на рис. 244, 6), на плечо 5 — импульсы с ао (точка а) и а_ртах (точка б). В следующий полупериод (штриховые стрелки на рис. 243, а) на плечо 3 подаются импульсы с углом ао (точка в на рис. 244,6), на плечо 6-импульсы с а_ртах (точка г). Одновременная подача импульсов С углом Ортах на ТИриСТОрЫ плеч 4 и 5 (точка б) приводит к открытию этих тиристоров, что вызывает протекание тока через тяговые двигатели по контуру, показанному на рис. 244, а жирными линиями.

После изменения полярности напряжения трансформаторов в момент, отмеченный точкой в (см. рис. 244,6), открываются тиристоры плеча 3 и закрываются тиристоры плеча 5 (рис. 244, б, г). Это приводит к созданию так называемого нулевого контура, в котором цепь тока тяговых двигателей М1 и М2 замыкается через плечи 3,4 в обход секций 1-2 (см. рис. 244, а) трансформатора под дейст виєм электромагнитной энергии, запасенной в сглаживающем реакторе СР. Этому нулевому контуру соответствует участок в-г на рис. 244, б, при этом выпрямленное напряжение и_а1 равно нулю. В этот же полупериод в точке г открываются тиристоры плеча 6 импульсом с углом а_ртах, а тиристоры плеча 4 закрываются. В результате создается контур через плечи 3 и 6 (рис. 244, в). Этому контуру соответствует участок г-а на рис. 244, д.

После очередного изменения полярности напряжения секции 1-2 в точке а открываются тиристоры плеча 5 (см. рис. 244, г) и закрываются тиристоры плеча 3. Это приводит к созданию другого нулевого контура, в котором цепь тока тяговых двигателей замыкается через тиристоры плеч 5 и б (в обход секции 1-2 трансформатора) под действием электромагнитной энергии, запасенной в сглаживающем реакторе. На участке а-б (см. рис. 244, д) выпрямленное напряжение и_аі при этом также равно нулю.

В точке б снова образуется нулевой

контур (см. рис. 244, е). Дальше процесе протекания тока через тяговые двигатели на зоне 1 регулирования повторяется. В каждый полупериод напряжения трансформатора возникают два контура для тока, один из них нулевой, при котором и н0_ минального значения.

Переход в зону III регулирования происходит, когда штурвал находится в положении П2, и осуществляется путем автоматической мгновенной замены двух секций а1-1 и I-2 трансформатора секцией 2-х1.

Предположим, что работает контур из плеч 1 и 6 (см. рис. 244, в). После изменения полярности напряжения в начале следующего полупериода вместо подачи импульсов на тиристоры плеч 5 и 4 выдаются импульсы на тиристоры плеч 6 и 7 Возникает контур коммутации, в котором тиристоры плеча 1 закрываются, а тиристоры плеча 7 открываются. Тиристоры плеча 6 проводили ток в предыдущий полупериод, поэтому второго контура коммутации не возникает. После окончания этой коммутации ток нагрузки проводят тиристоры плеч 6 и 7. В следующий полупериод уже открываются тиристоры плеч 5 к 8. Таким образом осуществляется замена секций а1-1 и I-2 секцией 2-х! в один полупериод напряжения тягового трансформатора Если в конце зоны II работают тиристоры плеч 2 и 5, то в следующий полупериод выдаются импульсы на тиристоры плеч 5 к 8. При этом секции а1-I и 1-2 трансформатора снова заменяются секцией 2-х1.

При дальнейшем перемещении штурвала КМЭ за положение П2 процесс переключения плеч ВИП носит такой же характер, как и в зоне II. При этом на тиристоры плеч 7, 8 (см. рис. 243, а и б) выдаются импульсы ао, на тиристоры плеч 5 и б — импульсы Ооз, а на тиристоры плеч 3 и 4 — импульсы а_р (рис; 244, и). К концу зоны III длительность работы малого моста (плечи 5-8) уменьшается, а большого (плечи 3, 4, 7 и 8) соответственно увеличивается. В результате выпрямленное напряжение и_аш увеличивается от ‘/г до 3 /4 номинального значения.

В положении 173 штурвала КМЭ происходит переход на зону IV регулирования. Переключение плеч ВИП в этой зоне носит тот же характер, что и в зоне II. На тиристоры плеч 7, 8 подаются импульсы а₀, на тиристоры плеч 3, 4 — импульсы Ооз, а на тиристоры плеч 1,2 — импульсы а_р. К концу зоны IV длительность работы малого моста (плечи 3,4,7 и 8) уменьшается, а большого (плечи 1,2,7 и б) соответственно увеличивается. В итоге выпрямленное напряжение и_а,_у увеличивается от 3 /₄ до номинального значения.

Для электровоза ВЛ85 принята схема силовых цепей тиристорного преобразователя по типу электровоза ВЛ80 Р . В преобразователе применены тиристоры 28- 32-го классов на ток более 500 А.

Электровозы и электропоезда

• От автора
• Введение
• Классификация электровозов и электропоездов
• Основные узлы и аппараты электровозов и электропоездов
• Назначение и классификация рам; усилия, действующие на них
• Конструкция рам тележек
• Колесные пары
• Буксовые узлы
• Общие сведения о рессорном подвешивании и его влиянии на снижение сил взаимодействия колеса и рельса
• Схемы и элементы рессорного подвешивания
• Конструкция рессорного подвешивания и упругие опоры кузовов
• Гидравлические гасители колебаний
• Передача вращающего момента и классификация тяговых передач
• Конструкция опорно-осевого подвешивания и зубчатой передачи
• Конструкция рамного подвешивания и передача вращающего момента
• Автосцепные устройства
• Назначение и классификация кузовов электровозов и электропоездов
• Конструкция кузовов электровозов
• Конструкция кузовов электропоездов
• Планировка вагонов электропоездов
• Жесткие опоры и шкворневые узлы кузовов
• Системы вентиляции на электровозах
• Системы вентиляции и отопления на электропоездах
• Расположение электрического оборудования на электровозах
• Расположение электрического оборудования на электропоездах
• Использование сцепного веса электровоза
• Движение электровоза на прямых и кривых участках пути
• Пневматические цепи
• Пневматические устройства и аппараты
• Условия и номинальные режимы работы тяговых двигателей
• Общие сведения об устройстве тяговых двигателей постоянного и пульсирующего тока
• Остовы
• Главные полюса
• Добавочные полюса
• Якоря тяговых двигателей
• Подшипниковые узлы и моторно-осевые подшипники тяговых двигателей
• Щетки, щеткодержатели, кронштейны и траверсы тяговых двигателей
• Улучшение коммутации тяговых двигателей
• Вентиляция тяговых двигателей
• Основные технические данные и примеры конструктивного выполнения тяговых двигателей
• Особенности конструкции бесколлекторных тяговых двигателей переменного тока
• Основные параметры и узлы тяговых трансформаторов
• Конструкция основных узлов тяговых трансформаторов
• Основные технические данные и примеры конструктивного выполнения тяговых трансформаторов
• Реакторы
• Индуктивные делители и индуктивные шунты
• Реакторы помехоподавления, цепей защиты и собственных нужд, фильтры, конденсаторы
• Магнитные усилители, датчики тока, измерительные и импульсные трансформаторы
• Назначение и структурные схемы преобразователей
• Схемы преобразователей
• Диодные и диодно-тиристорные выпрямители в силовых цепях
• Тиристорные и диодно-тиристорные выпрямители, используемые в цепях вспомогательных машин, упрввпения и освещения
• Тиристорные и диодно-тиристорные выпрямительно-инверторные преобразователи цепей тяговых двигателей пульсирующего тока
• Схемы преобразователей частоты и числа фаз
• Схемы преобразователей с импульсным управлением тяговыми двигателями э.п.с. постоянного тока
• Конструкция преобразователей
• Системы вспомогательных машин
• Мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы и мотор-насосы
• Делители напряжения и расщепители фаз
• Мотор-генераторы и двухмашинные агрегаты
• Генераторы управления
• Аккумуляторные батареи
• Аппараты напряжением выше 1000 В и требования, предъявляемые к ним
• Токоприемники
• Разъединители и отключатели
• Индивидуальные контакторы
• Групповые контакторы
• Реверсоры, тормозные переключатели, переключатели напряжения и мотор-вентиляторов
• Резисторы
• Электрические печи, калориферы, нагреватели
• Автоматические выключатели
• Быстродействующие контакторы
• Реле, бесконтактные датчики, регуляторы напряжения и блоки защиты
• Плавкие предохранители
• Разрядники и ограничители напряжений
• Контроллеры машиниста
• Выключатели управления, разъединители, кнопочные выключатели и посты, распределительные щиты и панели аппаратов
• Заземляющие штанги, сельсины, сигнализаторы, устройства контроля рода тока и переключения воздуха
• Амперметры, вольтметры, счетчики электрической энергии, тахогенераторы и частотомеры
• Арматура различных соединений, осветительная. Шины, кабели, провода, изоляторы
• Контактные системы управления
• Бесконтактные системы управления
• Классификация цепей и требования, предъявляемые к электрическим схемам
• Способы регулирования частоты вращения якорей тяговых двигателей постоянного тока и реостатный пуск
• Регулирование частоты вращения якорей тяговых двигателей постоянного тока
• Способы перехода с одного соединения тяговых двигателей на другое
• Импульсное регулирование частоты вращения якорей тяговых двигателей постоянного тока
• Способы перехода с одной ступени на другую при переключении секций обмотки тягового трансформатора
• Ступечатое регулирование на стороне низшего напряжения
• Ступенчатое регулирование на стороне высшего напряжения
• Плавное регулирование напряжения
• Регулирование частоты вращения роторов трехфазных асинхронных тяговых двигателей
• Регулирование частоты вращения роторов вентильных тяговых двигателей
• Сущность электрического торможения и условия его осуществления
• Реостатное торможение
• Рекуперативное торможение
• Защита электрических машин и аппаратов в тяговом режиме
• Защита полупроводниковых преобразователей
• Защита оборудования при нарушении режимов во время электрического торможения
• Способы защиты от боксования и юза колесных пар
• Построение схем силовых цепей э.п.с. постоянного тока
• Силовые цепи электровоза ВЛ15
• Силовые цепи электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
• Построение схем силовых цепей электровозов и электропоездов переменного тока
• Силовые цепи электровоза ВЛ85
• Схема силовых цепей электровоза ВЛ86 Ф
• Силовые цепи моторного вагона электропоезда ЭР9Е
• Особенности схемы силовых цепей электропоезда ЭР29
• Построение отдельных узлов схем управления силовыми цепями
• Цепи управления электровоза ВЛ15
• Цепи управления электропоездов ЭР2Р и ЭР2Т
• Цепи управления электровоза ВЛ85
• Цепи управлении электровоза ВЛ86 Ф
• Цепи управления электропоезда ЭР9Е
• Построение и примеры схем цепей вспомогательных машин и приборов отопления электровозов
• Примеры схем высоковольтных цепей машин и приборов отопления электропоездов
• Управление токоприемниками, защитными аппаратами, вспомогательными машинами, отоплением, песочницами, звуковыми сигналами и освещением
• Список литературы

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Источник