Вентильніперетворювачі і схеми їх включення 1980 Сидоров н
Вентильніперетворювачі і схеми їх включення
Вентильніперетворювачі являють собою пристрої для перетворення електричного струму, напруги, частоти за допомогою електронних або іонних вентилів.
Розрізняють вентильніперетворювачі змінного струму в постійний (випрямлячі), постійного струму в змінний (інвертори), постійного струму одного напруги в постійний струм іншої напруги, змінного струму однієї частоти в змінний струм іншої частоти. Всі ці можливості вентильних установок використовують в тій чи іншій мірі на електрорухомому складі. Поки на електровозах змінного струму найбільш широко вентилі застосовують для перетворення змінного струму в постійний (пульсуючий).
З вентилів, з'єднаних в певній послідовності, збирають випрямними установку (випрямляч). Конструкція випрямляча залежить від напруги змінного струму, який потрібно перетворити в постійний, струму навантаження і схеми підключення випрямляча до обмотці трансформатора.
Випрямлячі можуть бути з'єднані з обмоткою трансформатора різними способами. Найпростіше включення показано на рис. 61.
Мал. 61. Схема однополупериодного випрямлення (а) і крива випрямленої напруги (б)
Електрорушійна сила, індукована у вторинній обмотці трансформатора, так само, як і в первинній обмотці, змінюється по синусоїді. Коли е. д. з. а отже, і напруга U, прикладена до випрямляча, у вторинній обмотці діють зліва направо (на рис. 61, а напрямок показано суцільною стрілкою), потенціал анода випрямляча В вище, ніж катода, і через двигун проходить струм. При зміні напрямку е. д. з. на протилежне випрямляч не пропускає струму. Таким чином, по ланцюгу навантаження проходить не постійний, а пульсуючий струм: він постійний тільки по напрямку (рис. 61, б). Таку схему випрямлення на електровозі не застосовують. Для того щоб через випрямляч проходив струм в обидва напівперіоду, застосовують схему двухполуперіодного випрямлення або з нульовим виводом вторинної обмотки, або бруківку.
У схемі з нульовим виводом вторинну обмотку трансформатора ділять на дві рівні частини, а випрямляч і двигун вимикають, як показано на рис. 62, а. Коли е. д. з. а отже, і напруга в перший напівперіод спрямовані зліва направо (суцільна стрілка на рис. 62, а), проводить струм (відкритий) випрямляч B2, а випрямляч В1 замкнений: до нього докладено напруга, що діє в непроводящем напрямку. При зміні напрямку е. д. з. трансформатора на протилежне ток проводить вентиль В1. Таким чином, протягом обох напівперіодів через двигун проходить струм, що змінюється від нуля до амплітудного значення і знову до нуля.
Мал. 62. Схеми двухполуперіодного випрямлення (а і б) і крива випрямленої напруги (в)
Недолік такої схеми випрямлення полягає в тому, що в кожен напівперіод працює тільки половина обмотки трансформатора, через що збільшується витрата міді.
Випрямна установка, зібрана по бруківці схемою, складається з чотирьох плечей, утворених вентилями (рис. 62, б). Коли напруга у вторинній обмотці трансформатора діє зліва направо, струм проходить через вентиль В1, навантаження (двигун), вентиль В3 і в обмотку трансформатора (суцільні стрілки). У разі протилежного напрямку напруги (штрихові стрілки) струм проходить через вентиль В2, навантаження, вентиль В4 і повертається в обмотку трансформатора. Отже, як і в попередній схемі, струм в кожен напівперіод проходить через навантаження (рис. 62, в). У мостовій схемі працює повністю вторинна обмотка, але число вентилів при цьому подвоюється, зате напруга, що припадає на кожен вентиль, зменшується в 2 рази. Це дуже важлива перевага мостової схеми, оскільки, як уже зазначалося вище, для напівпровідникових вентилів найбільшу небезпеку становить зворотна напруга. На електровозах змінного струму застосовують кремнієві випрямлячі, зібрані по бруківці схемою. Кожне плече моста має кілька послідовно включених вентилів і кілька паралельних гілок. Так, одна випрямна установка електровоза ВЛ80 Т має в кожному плечі моста (рис. 63) чотири послідовно включених лавинних вентиля і 12 паралельних гілок. Отже, в одній випрямної установці використано 4 × 4 × 12 = 192 вентиля. Установка розрахована на номінальний випрямлений струм 3200А і номінальне випрямлена напруга 1350 В. Вона живить два тягових двигуна. Тому на восьмивісних електровозах є чотири таких випрямних установки, а загальна кількість вентилів в них одно 768. Коефіцієнт корисної дії установки 99%. Випрямна установка розміщена в двох шафах і працює тільки з примусовим охолодженням. Кожна випрямна установка забезпечується досить складною захистом.
Мал. 63. Схема плеча випрямної установки восьмиосного електровоза