Convertor de tracțiune - un modul de putere conceput pentru a controla un motor de tracțiune (TED); este inclus împreună cu TED în sistemul de tracțiune. Sunt utilizate în principal pentru acţionări asincrone , sunt elementele principale ale circuitelor de putere ale echipamentelor electrice de transport şi ridicare .
Tipul de convertor depinde atât de tipul de motor, cât și de tipul de curent din rețeaua de alimentare: dacă motorul este asincron sau sincron , este necesar un invertor care să producă un sistem de tensiune trifazat, dacă motorul este un colector , convertorul este foarte simplificat, poate fi un redresor , un convertor redresor-invertor (VIP) sau un convertor de tensiune DC .
Unitățile controlate reostatic au fost folosite în vehiculele electrice încă din anii 1880 pentru a asigura o mișcare lină a căruciorului. Un regulator automat de reostat este cunoscut încă de la începutul secolului al XX-lea și se numește sistem de control reostat-contactor ( RKSU ). Elementul principal este un controler cu un sistem de reostate. Pentru a accelera elementele contactoare ale controlerului, începeți să închideți unul câte unul; mașina începe să accelereze încet . La frânare, unele unități trec în modul de frânare electrică - dinamic (numit și reostatic - energia generată de motor încălzește rezistențele ) sau regenerativ (energia se întoarce în rețea).
Dezavantajele RKSU:
Soluţie:
În anii 1970, dezvoltarea sistemelor de control a acționării tiristoarelor a început simultan în mai multe țări . Acest sistem a fost utilizat pe scară largă în URSS în anii 1970 pe calea ferată și în anii 1980 în transportul urban, începând cu 1981, troleibuzele Škoda 14Tr au început să fie echipate cu module GTO. Un astfel de sistem se numește sistem de control tiristor-puls ( TISU ). Curentul de la convertorul de tracțiune este furnizat motorului cu o frecvență de 400 Hz cu un ciclu de lucru reglabil . Acest lucru asigură funcționarea lină și evită consumul inutil de energie.
Un redresor asamblat în întregime din diode obișnuite necontrolate nu este un dispozitiv de control în sine și este necesar doar pentru a converti curentul alternativ într-un curent continuu adecvat pentru alimentarea motoarelor colectoare. Pentru reglarea tensiunii, redresorul funcționează în tandem cu un dispozitiv de control al contactului. Împreună cu un comutator sub sarcină încorporat în transformator, redresorul face parte din substațiile de tracțiune DC [1] - comutatorul sub sarcină este utilizat doar pentru a stabiliza tensiunea în rețeaua de contacte , asociat cu rețeaua principală. Controler electric ECG sau comutator de etapă TPPL - o parte a locomotivelor electrice sovietice VL60 și VL80 și locomotivele electrice cehe ChS4 , ChS4T, ChS8 , precum și alte locomotive electrice de curent alternativ produse de fabrica cehă Škoda Transportation - EKG și TPPL sunt utilizate pentru controlul tracțiunii [2] . Pe locomotiva electrică VL61 , creată înainte de apariția ECG, s-au folosit contactori separati.
Pe unele locomotive electrice, în special, Sr1 produse în URSS pentru căile ferate finlandeze , sunt instalate redresoare semicontrolate, asamblate parțial din diode, parțial din tiristoare . [3] Tiristoarele permit, datorită reglării fazei, controlul TED-urilor fără utilizarea echipamentelor de contact.
Dacă toate brațele convertorului sunt asamblate din supape controlate, convertizorul poate funcționa bidirecțional - atât ca redresor, cât și ca invertor. Un astfel de convertor se numește redresor-invertor (VIP) și este utilizat ca unitate de control pentru motoarele de tracțiune pe locomotivele electrice VL80R , VL85, EP1 , E5K . VIP-urile lor sunt asamblate din tiristoare neblocabile , în modul de tracțiune, motoarele funcționează pe excitație în serie , EMF lor este mai mică decât EMF transformatorului , impulsurile de control sunt aplicate tiristoarelor astfel încât acestea să se deschidă ca diodele într-un redresor convențional . În timpul recuperării , motoarele trec la excitație independentă, ceea ce face posibilă obținerea unui EMF în ele mai mare decât EMF al transformatorului, iar tiristoarele VIP se deschid în ordine inversă (în antifază) și curentul alternativ în înfășurarea secundară a transformatorul induce un EMF în înfăşurarea primară (reţeaua) - energia revine în reţea [ 4] .
Pe mașinile cu TED DC, alimentate de o rețea DC, este instalat un convertor de tensiune DC al unuia sau altui circuit. Principiul general de funcționare al celor mai multe dintre ele este consumul intermitent (impuls) de energie din rețea și netezirea curentului continuu pulsatoriu rezultat, în urma căruia TED-ului i se aplică o tensiune mai mică decât tensiunea rețelei. În rolul unui întrerupător de alimentare (întrerupător), poate fi utilizat un tranzistor , inclusiv IGBT , sau un tiristor blocabil (GTO-tiristor) - în acest caz, circuitul convertorului este simplu, poate fi utilizat un tiristor convențional - în acest caz , elemente suplimentare de comutare a tiristoarelor (diode și condensatoare ), deoarece un tiristor neblocabil, după ce s-a deschis, nu se va închide până când curentul de alimentare nu dispare, ceea ce nu se întâmplă atunci când este alimentat de la o rețea DC.
Convertizoarele de putere pe tiristoare neblocabile (convertoare de circuit Morgan) sunt instalate pe vagoane de tramvai Tatra T6B5 , locomotive electrice cehe din seriile 162, 163 (Škoda 99E, 71E) [5] și 363 (Škoda 69E).
IGBT - Tranzistor bipolar cu poartă izolată. Dezvoltarea a început în anii 1990 și a fost utilizat pe scară largă de la sfârșitul anilor 1990 . Implementarea frânării regenerative este simplificată . Troleibuzul sau tramvaiul , echipat cu un modul IGBT, la frânare (când unitatea trece în modul generator ), nu încălzește reostatul , ci redă curent rețelei de contact.
Dubla transformare are ca rezultat un dublu consum de cupru și oțel. În acest circuit, comutatoarele cu tranzistori creează doar o jumătate de ciclu. Acest circuit este un analog a trei redresoare cu jumătate de undă, cu toate deficiențele lor - o rezistență activă echivalentă mare (consum mare de cupru), un factor de utilizare foarte scăzut al puterii totale a transformatorului (consum mare de oțel). Un transformator trifazat de aceeași putere are greutate și dimensiuni mai mici decât trei transformatori monofazați. Prin urmare, ca și în redresoarele puternice, în convertoarele puternice ( invertoare ) au trecut la convertoare trifazate conform schemei Larionov, care permite utilizarea întrerupătoarelor cu aproape jumătate din putere. Convertorul conform schemei „trei punți paralele complete” are caracteristici și mai bune și permite utilizarea comutatoarelor cu aproape jumătate din putere decât în schema Larionov.
Un convertor trifazat conform schemei „trei punți paralele complete” (pe douăsprezece chei) este superior în multe privințe față de invertorul conform schemei Larionov („trei semi-poduri paralele” (pe șase chei)).
