Sistem de control tiristor-impuls ( abreviar TISU ) - un complex de echipamente electronice și electromecanice pentru controlul diferitelor sarcini electrice în sisteme cu o sursă de curent continuu nereglată ( motoare de tracțiune (TD) ale locomotivelor electrice , locomotive diesel , MVPS , nave cu motor , nucleare - nave cu motor , material rulant de tramvaie și troleibuze etc.) [1] .
Problema pierderilor de energie la pornirea reostatelor în sistemele de control al motoarelor de tracțiune a devenit relevantă deja în primele decenii ale secolului al XX-lea. În același timp, metoda de reglare a lățimii pulsului a început să fie utilizată în ingineria radio . Ideea de a aplica controlul curentului pe lățimea impulsului unui motor de tracțiune pe materialul rulant a fost luată în considerare de ingineri chiar înainte de al Doilea Război Mondial. O astfel de muncă a fost efectuată în SUA ( General Electric ), Germania (Siemens) și în URSS. Au fost create regulatoare de impulsuri de putere megawați bazate pe tiratroni . Cu toate acestea, a fost imposibil să le considerăm chiar și ca prototipuri ale sistemelor reale de control pentru motoarele de tracțiune. Aceste dispozitive erau complexe, costisitoare (de fapt, erau la limita electronicii de putere a acelor ani), dar, în același timp, erau nesigure și dăunătoare mediului în funcționare (mai ales dacă erau utilizate supape de mercur ).
Ideea controlului pulsului a fost revenită după cel de-al Doilea Război Mondial la sfârșitul anilor 1940, când au fost create noi tipuri de tiratroni (tacitroni) mai fiabile, care puteau funcționa cu curenți mari, dar invenția timpurie a tiristoarelor și îmbunătățirea rapidă a acestora a făcut este posibilă abandonarea dispozitivelor de descărcare în gaz. Până la sfârșitul anilor 1950, în SUA au fost create tiristoare, ale căror caracteristici au făcut posibilă utilizarea lor pe tramvaie, troleibuze, trenuri de metrou și puțin mai târziu pe locomotive electrice. La început, regulatoarele cu tiristoare erau foarte scumpe și nu erau utilizate pe scară largă de companiile feroviare, dar dezvoltarea rapidă a electronicii semiconductoare în anii 1960 și 1970 a făcut posibilă reducerea semnificativă a prețului noilor dispozitive și dotarea acestora cu noi funcții (protecție împotriva boxului). (roțile care se rotesc de-a lungul șinei în caz de pierdere a ambreiajului)[ clarifica ] recuperarea energiei pe întreaga gamă de viteze). Prin urmare, începând cu anii 1970, TISU a început să înlocuiască RKSU pe materialul rulant american, european și japonez. În URSS, nu a fost posibil să-și creeze propriul sistem TISU fiabil, cu toate acestea, TISU era deja folosit pe materialul rulant furnizat URSS din Cehoslovacia. Abia la sfârșitul anilor 1980 a început să fie instalat primul sistem funcțional satisfăcător pe troleibuzele ZiU-10 . Pentru metrouri, a fost posibil să se creeze TISU abia la mijlocul anilor 1990 și numai cu utilizarea componentelor străine. Pentru locomotivele electrice, nu a fost posibil să-și creeze propriul TISU nici în URSS, nici mai târziu în Rusia. Locomotivele electrice moderne rusești sunt deja echipate cu următoarea generație de regulatoare - cele cu tranzistor-impuls.
Procesul de reglare a impulsului unui circuit de curent continuu se reduce la o întrerupere periodică a curentului într-una dintre ramurile circuitului folosind o cheie. În practică, sunt utilizate trei scheme de comutare cu chei (prezentate în figură).
În prima dintre ele (Figura 1a), chopper-ul IP este conectat între sarcina H și sursa de tensiune U, iar uneori poate fi șuntat de rezistența Rsh. Sarcina H în cazul general conține componente active R și inductive L, precum și EMF invers E. Când L>0, se folosește întotdeauna derivația cu o supapă VD1 [2] . În a doua opțiune (Figura 1b), chopperul IP și dioda VD1 sunt interschimbate - o astfel de schemă este utilizată pentru a transfera energie de la sursa EMF E la sursa U, adică în timpul frânării regenerative a motoarelor. Pentru a implementa frânarea regenerativă-reostatică sau reostatică, în acest circuit sunt introduse și rezistențe. Dacă în loc de sursa U pornim condensatorul C, atunci obținem un circuit convertor cu o creștere a tensiunii în timp ce o netezim, care este utilizat la alimentarea sarcinilor de înaltă tensiune din surse de curent continuu de joasă tensiune. A treia opțiune (Figura 1c) presupune reglarea curentului în sarcina H, alimentată de sursa de curent I. În acest caz, sarcina cu L>0 este șuntată de rezistența Rsh, care vă permite să-și reglați curentul.
Din punct de vedere funcțional, TISU constă dintr- un generator de impulsuri ; controler care controlează parametrii secvenței impulsurilor generate în funcție de cerințele personalului operator, de caracteristicile sarcinii și de dispozitivele electromecanice de siguranță ( contactor , relee de protecție). Deoarece generatorul de impulsuri împreună cu controlerul emit semnale de control de putere scăzută, tiristoarele de curent ridicat sunt folosite pentru a comuta curentul în circuitele de putere , motiv pentru care întregul sistem și-a primit numele.
De exemplu, TISU, conceput pentru a controla viteza și cuplul motorului de tracțiune, dacă este necesară creșterea vitezei sau a cuplului, crește frecvența și impulsurile de curent pe termen lung prin sarcină, crescând astfel curentul mediu prin motor. Dacă este necesar să se reducă viteza sau cuplul dezvoltat, atunci TISU generează impulsuri mai rare și mai scurte în secvența lor de timp, oferind o scădere a curentului mediu care trece prin înfășurările motorului.
Convertorul tiristoarelor ( invertorul ), prezentat în Figura 2, este realizat pe șase tiristoare conform schemei Larionov . În funcție de tipul de conectare a înfășurărilor motorului de tracțiune (stea sau triunghi), convertorul conform schemei Larionov are caracteristici semnificativ diferite. Unele caracteristici („supraviețuire” în cazul defectării mai multor tiristoare) ale convertoarelor pe douăsprezece tiristoare, realizate conform schemei „trei punți paralele”, sunt mai bune decât cele ale convertoarelor conform schemei Larionov.
În primele modele ale TISU, generatorul de impulsuri și controlerul au fost realizate pe bază analogică (pe elemente discrete sau cu utilizare limitată a circuitelor logice cu un grad scăzut de integrare), ulterior, dezvoltarea ulterioară a electronicii a făcut posibilă utilizarea mai flexibilă. microcircuite digitale programabile în unitatea de control TISU .
Avantajul TISU față de modelele anterioare de sisteme de control al curentului ( direct , reostat-contactor indirect ) în materialul rulant TD este absența pierderilor termice în rezistențele de pornire și, în consecință, eficiența mai mare . De asemenea, datorită creșterii continue a curentului în înfășurările TD, TISU vă permite să obțineți o accelerare lină a vehiculului fără smucituri și șocuri, absența dispozitivelor de comutare electromecanice complexe, ceea ce crește fiabilitatea.
Dezavantajul TISU este complexitatea sa mai mare în comparație cu omologii electromecanici, necesitând un nivel mai ridicat de personal de întreținere pentru diagnosticare și reparare. Spre deosebire de sistemele de control reostat-contactor direct și, într-o mai mică măsură, indirect, TISU practic nu este reparat într-un depozit, deoarece necesită un ansamblu radio, și nu un atelier mecanic și electric obișnuit pentru întreprinderile de transport, ceea ce i-a împiedicat. introducere în URSS .
În comparație cu sistemele de control în impulsuri ulterioare pentru TED - controlere cu tranzistor-impuls ale motoarelor de curent continuu sau convertoare de frecvență ale motoarelor asincrone, TISU se caracterizează printr-o complexitate mai mare a circuitului, eficiență mai mică , de regulă, dimensiuni și greutate mari. Dezavantajele tiristoarelor includ, de asemenea, imposibilitatea blocării lor forțate, ceea ce exclude practic posibilitatea de a construi sisteme de protecție a circuitelor împotriva scurtcircuitelor în circuitul motorului de tracțiune sau în controlerul tiristoarelor în sine, precum și frecvența de funcționare scăzută (sute de herți), care provoacă vibrații ale înfășurărilor TED și un bâzâit caracteristic în timpul pornirii și frânării.
Din a doua jumătate a anilor 2010, TISU este considerată caducă.
Dintre modelele de material rulant de tramvai, TISU de producție internă a fost utilizat pe mașini experimentale individuale KTM-5 T, 71-608 și 71-619 T, RVZ-7 la scară mică , LVS-86 T și LVS-86 M, 71. -605RM. Din 1987, tramvaiele cehe importate TATRA-T6V5 cu TISU au devenit destul de răspândite în URSS . Pe baza lor, întreprinderea din Dnepropetrovsk „ Yuzhmash ” și Sverdlovsk UZTM și- au creat ulterior propriile modele de tramvaie cu TISU, iar în Belarus TISU sunt utilizate pe mașinile AKSM-1M , AKSM-60102 și AKSM-743 . De la sfârșitul anilor 1980 Uzina numită după Uritsky din orașul Engels , regiunea Saratov , a lansat producția în serie de troleibuze articulate ZiU-683 (ZiU-10) (mai târziu - ZiU-6205 ) cu TISU bazate pe regulatorul RT-300 / 700B2M. În Sankt Petersburg în 1996, un vehicul ZiU-682 V00 No. 1639 a fost echipat cu un MERA-2 TISU în timpul unei revizii majore. În metrou nu a primit prea multă distribuție. Testele mașinilor de tip „I” s-au încheiat fără succes și proiectul a fost închis. În 1991, încercarea de a introduce TISU în vagoanele de metrou a fost repetată folosind exemplul vagoanelor 81-718/719 cu porecla populară „TISU”, precum și 81-720/721 „Yauza” . „Yauza” s-a dovedit a fi un proiect nepromițător, dar mașinile din această serie au fost puse în funcțiune. „Tisu” nu a fost acceptat de metroul din Moscova din cauza „umezelii” sale și a fost ulterior pus în funcțiune în Harkov și Tașkent .
1. OJSC „Uzina de aparate electrice Zaporozhye”, Zaporozhye
Aproximativ, în 1978 s-a dezvoltat, iar până în 1986 a început producția de serie a regulatorului tiristor RT-300/700, folosit pentru prima dată de uzina Dynamo ca parte a unui set de echipamente electrice KI-3001 ("DINAS-211" ) pentru troleibuzele ZiU-683B00. Fabrica a dezvoltat și fabricat și regulatoare cu tiristoare de tip RT-300/700 pentru echipamentele electrice ale troleibuzelor ZiU-6205, ZiU-52642, ZiU-62052.02, RT-300/300A pentru vagoane de metrou din seria 81-718/719 „TISU”. " , 81- 720/721 "Yauza" , 81-740/741 "Rusich" și similare.
2. OJSC „Uzina” Radiopribor „”, Sankt Petersburg
3. CKD, Praga, Cehoslovacia.
| Sisteme de control pentru motoarele de tracțiune ale transportului feroviar, metrou și UET | |
|---|---|
| Pe curent continuu: | |
| Pe curent alternativ:
| |