Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Как в мостовой схеме, так и в схеме с нулевым выводом ток через вентили протекает поочередно, через полупериод, и средний ток вентиля
Icp = 0,5/..
Практически в схемах магистральных электровозов применяется параллельное,соединение двух или нескольких вентилей. В этом случае для каждого вентиля
I = -/ cP 2 пв "
где пв - число параллельных вентилей.
При этом общее число вентилей для схемы с нулевым выводом Ne = 2пв, а для мостовой схемы Ne = 4пе.
В мостовой схеме величина обратного напряжения равна напряжению вторичной обмотки трансформатора, а амплитуда обратного напряжения
UM. c6p=-V2 U = Ylj"'
В схеме с нулевым выводом обратное напряжение равно напряжению двух фаз и
Um. обр=2 V2U = TrL7ec.
Оіедовательно, при равном выпрямленном напряжении для мостовой схемы обратное напряжение в два раза меньше. Поэтому средний ток вентиля для мостовой схемы может быть принят в два раза большим, т. е. число параллельных вентилей может быть принято в два раза меньшим, чем для схемы с нулевым выводом, а общее количество вентилей равного габарита Ne для этих схем будет одинаковым. Необходимо иметь в виду, что речь идет о приблизительном равенстве габаритных размеров вентилей, конструктивно же эти вентили, отличающиеся в два раза по среднему току и в два раза по величине обратного напряжения, будут различны.
Потери в вентилях определяются величиной падения напряжения в каждом из них ^Udl и схемой выпрямления. Падение напряжения AUde мало зависит от тока нагрузки и величины 24
обратного напряжения, во всяком случае для того диапазона напряжений, который может найти практическое применение на электровозах.
Потери в вентиле равны ДVdzIep, а потери во всех вентилях равны
APe=NeMJdzIcp.
Так как при одинаковом количестве вентилей Ne для мостовой схемы / в два раза больше, чем для схемы с нулевым выводом, то в мостовой схеме потери в вентилях при равных выпрямленных напряжениях также в два раза больше. Удвоение потерь является следствием прохождения тока в мостовой схеме каждый полупериод последовательно через два вентиля.
Одинаковые потери в вентилях получаются при двойном выпрямленном напряжении в мостовой схеме по отношению к схеме с нулевым выводом. При таком соотношении выпрямленных напряжений и равной мощности эти схемы эквивалентны по условиям работы вентилей: равны средние значения токов нагрузки вентилей и обратные напряжения, а также равны потери в вентилях. За мостовой схемой всегда сохраняется преимущество в лучшем использовании вторичной обмотки трансформатора.
Пуск и регулирование скорости электровозов со статическими преобразователями осуществляются без потерь в пусковых сопротивлениях регулированием напряжения выпрямителя. Имеются два основных способа регулирования: переключением ступеней трансформатора и изменением угла "зажигания" вентилей.
Первый способ основан на изменении коэффициента трансформации трансформатора k переключением ступеней. Изменение вторичного напряжения трансформатора вызывает соответствующее изменение выпрямленного напряжения
2 1/2 21/2 Ut Ubo=-U = ----т.
При таком способе регулирования, если процесс выпрямления тока рассматривать с принятыми выше унрощениями, форма тока в первичной обмотке трансформатора не изменяется, и коэффициент мощности остается равным 0,9. В начале пуска при трогании поезда с места k имеет наибольшее значение, и к тяговым двигателям подводится малое напряжение. Ток сети согласно (3) также мал, а в дальнейшем при неизменном Ie возрастает пропорционально выпрямленному напряжению.
При регулировании изменением угла "зажигания" вентилей каждый полупериод коммутация тока задерживается на некоторую часть полупериода, т. е. на некоторый угол. Обычно это достигается посредством сеток вентилей, при подаче отрицательного потенциала на которые вентили "запираются", т. е. не проводят ток при поло-
25
жительном потенциале анода относительно катода. Такой способ регулирования часто называют "сеточным регулированием"1.
Для выяснения процессов в силовой схеме выпрямителя и характеристик сеточного регулирования можно не касаться физических явлений, вызываемых сеткой в пространстве между анодом и катодом вентиля, но необходимо иметь в виду следующее:
1. Вентиль может "зажечься", т. е. пропустить ток, при условии, что его анод имеет потенциал выше потенциала катода, или, другими словами, при условии, что суммарная э.д.с. в контуре вентиля действует в направлении от анода к катоду, а также, что сетка его "открыта", т. е. имеет потенциал выше некоторого запирающего потенциала. В игнитронах к этому моменту должен закончиться процесс зажигания вспомогательной дуги.
2. После возникновения дуги между анодом и катодом вентиля прекратить протекание тока через него
сеткой невозможно. Запирающее свойство сетки восстанавливается только после "потухания" вентиля, т. е. после окончания коммутации тока на другие вентили.
Если в схеме рис. 1 задерживать зажигание вентилей на угол ?, то коммутация тока с фазы на фазу трансформатора не будет совпадать с началом полупериода, а будет происходить со сдвигом на угол ?. Напряжение вступающей в работу фазы, т. е. напряжение, приложенное к нагрузке в цепи выпрямленного тока, в момент зажигания очередного вентиля, в этом случае равно Um sin ? и далее изменяется по синусоиде Um sin u>t до
