Принцип импульсного регулирования напряжения на тяговом двигателе
Управляемые вентили позволяют подводить электроэнергию к тяговому
двигателю короткими импульсами. При этом колебания тока в тяговом
двигателе значительно уменьшаются по сравнению с реостатным пуском.
Применение тиристорно-импульсного регулирования дает возможность
почти полностью устранить потери в пусковых и тормозных реостатах,
осуществлять возврат электроэнергии в контактную сеть (рекуперацию)
до полной остановки троллейбуса.
Вследствие значительной экономии электроэнергии при рекуперации (до
30-40% расходуемой) значительно снижается нагрузка тяговых
подстанций в часы <пик>, благодаря чему повышается надежность всей
городской транспортной сети. Системы бесконтактного тиристорного
управления позволяют упростить режимы вождения, повысить общее
быстродействие схемы, что наряду с возрастанием надежности
электрооборудования способствует повышению безопасности движения.
Поясним принцип импульсного регулирования напряжения на тяговом
двигателе. Постоянное напряжение питающей сети Uc (рис. 136)
преобразуется в последовательность импульсов с регулируемой
относительной длительностью. Величину среднего уровня напряжения t/дср
изменяют с помощью быстродействующего преобразователя (ключа) К.
Последний с различной частотой отключает и подключает тяговые
двигатели к источнику питания.
Рис. 136. Схема импульсного метода
регулирования напряжения, подводимого к тяговому двигателю
Рис. 139. Основные схемы
тиристорно-импульсных преобразователей с емкостной коммутацией: а, б
- с предварительным колебательным перезарядом, в, г - двухтактные
Рис. 140. Схема рекуперативного торможения
при использовании тиристорного преобразователя (ТИП)
Схема, приведенная на рис. 139, а, применяется при частотном
регулировании, так как время открытого состояния тиристора Д^
постоянно и зависит только от параметров колебательного контура LKCK.
При шпротно-импульсном регулировании применяют чаще всего схему,
приведенную на рис. 139, б.
До отключения тиристора 77 открывается дополнительный тиристор Т2.
После заряда коммутирующего конденсатора Ск от источника питания
через нагрузку до напряжения прямой полярности тиристорный ключ
готов к работе.
При отпирании 77 происходит перезаряд конденсатора Ск через диод Дк
и тиристор 77 до обратной полярности. По окончании перезаряда
колебательный процесс прекращается. Для выключения основного
тиристора 77 подается управляющий сигнал на тиристор Т2 и
отрицательное напряжение конденсатора Ск прикладывается к 77. После
перезаряда Ск до напряжения источника питания ток в тиристоре Т2
падает до нуля ю тиристор закрывается.
Изменение величины X достигается сдвигом во времени импульсов,
включающих тиристоры 77 и Т2.
Двухтактная схема тиристорного ключа в двухфазном исполнении (рис.
139, г) наиболее приемлема для троллейбусов. В этой схеме, благодаря
тому что ток нагрузки делится между двумя фазами, коммутируется лишь
половина полного тока нагрузки. Поэтому мощность коммутирующего
конденсатора снижается вдвое при одинаковой нагрузке
преобразователя. Кроме того, ввиду увеличения вдвое частоты
регулирования на входе и выходе преобразователя снижается мощность
входного фильтра.
Коммутация основных тиристоров 77 и Т2 осуществляется группой
вспомогательных тиристоров Т4, Т6 или ТЗ, Т5. При запирании одного
из основных тиристоров происходит перезаряд коммутирующего
конденсатора до полярности, необходимой для запирания другого
основного тиристора. Таким образом, в данном ключе отсутствует цикл
подготовленного перезаряда коммутирующего конденсатора.
Рекуперативное торможение троллейбусов при тиристорно-импульсном
методе управления возможно при наличии потребителя, подключенного к
контактной сети. В случае рекуперативного торможения тиристорный
преобразователь ТИП подключают параллельно тяговому двигателю,
работающему в режиме генератора (рис. 140). При включении
тиристорного ключа генератор замыкается накоротко, и за счет э.д.с.
вращения ток в его цепи и энергия в индуктивностях возрастают. В
следующий интервал Бремени, когда тиристорный ключ разомкнут,
благодаря запасу энергии напряжение на тяговом двигателе становится
больше напряжения контактной сети. Тормозной ток поступает в
контактную сеть, замыкаясь через цепь диода До. Энергия, выделяемая
при торможении, передается потребителю. В дальнейшем происходит
увеличение коэффициента заполнения тиристорного регулятора ).. При
скорости троллейбуса, близкой к нулю, двигатель оказывается
замкнутым накоротко в течение периода регулирования Я=1. Таким
образом, рекуперативное торможение происходит практически до полной
остановки троллейбуса.
Возможности тиристорно-импульсного управления и его преимущества по
сравнению с реостатным позволили начать практическое внедрение этой
системы в производство. Эксплуатация опытных образцов троллейбусов с
бесконтактной системой управления движением показала не только их
техническую перспективность, но и экономическую целесообразность.
