Способы перехода с одной ступени на другую при переключении секций обмотки тягового трансформатора

Переход по схеме с активным сопротивлением. Переход с одной ступени на другую осуществляют без разрыва силовой цепи и к. з. секций обмотки трансформатора с помощью переходного резистора (активного сопротивления), переходного реактора (индуктивного сопротивления) и полупроводниковых вентилей. Необходимая плавность пуска достигается выбором достаточно большого числа ступеней. При переходе по схеме с переходным резистором тяговые двигатели питаются от преобразователя, собранного по схеме моста (рис. 239, а) На 1-й ступени с напряжением преобразователь подключен к обмотке трансформатора контакторами 1 к А. Для перехода на следующую ступень без разрыва силовой цепи вначале включается контактор 2, затем отключается контактор /. При этом секция с напряжением Д{/, шунтируется переходным резистором г. Переход заканчивается включением контак тора Б и отключением контактора А (2-я ступень), что вызывает возрастание выпрямленного напряжения на

Ток двигателей после включения контактора 2 и отключения контактора 1 зависит от сопротивления г. Он сохраняет неизменное значение /^_га|п, если значение г отвечает равенству г1_ат{п = АЕ (здесь АЕ - приращение э. д. с. двигателя при увеличении скорости движения и уменьшении тока от 1_4ты до 1а_т1п). При г1_атт < < Аи_й ток в цепи двигателей на переходной позиции, когда введено переходное сопротивление, больше 1атЫ ^и выпрямленное напряжение повышается, т е. переход не сопровождается временным понижением напряжения и потерей силы тяги. Следовательно, переходные ступени можно использовать в качестве промежуточных пусковых.

Напряжение ступени трансформатора увеличивают так, чтобы на переходной позиции ток увеличивался до /_йгпа)1. После уменьшения тока до 1_Лтт должен вклю-

Рис. 239. Схемы перехода при переключении секций обмотки тягового трансформатора чаться контактор Б, что вызовет вновь увеличение тока до /^_тах. Однако при этом увеличиваются потери в резисторе г и его размеры. Обычно переходные резисторы рассчитывают только на кратковременную нагрузку, которая определяется временем действия переключающих аппаратов, и число ступеней трансформатора выбирают без учета переходных ступеней. При переходе на 3-ю ступень процесс повторяется, т. е. вначале включается контактор 3, затем отключается контактор 2, включается контактор А и выключается контактор Б.

Переход с активным резистором широко применяют на э. п. с. при регулировании напряжения на стороне высшего напряжения.

Переход по схеме с переходным реактором. В этом случае к средней точке реактора ПР (рис. 239, б) присоединяют вывод преобразователя. На 1-й ступени замкнуты контакторы I и 2 и реактор ПР работает как делитель тока, распределяя нагрузку /_т между двумя контакторами переключателя ступеней, так как м. д. с. его полуобмоток направлены встречно друг другу. При переходе на 2-ю ходовую ступень вначале выключается контактор /, а затем включается контактор 3. На этой промежуточной ступени к реактору прикладывается напряжение секции Д/У, и через его обмотку протекает ток намагничивания /_ц. Создаваемый магнитный поток наводит в обмотке э. д. с. самоиндукции Е, отстающую от потока и тока на 90°. В обмотке также имеются падения напряжения, обусловленные сопротивлениями г_р и х_р. Так как значения г_р и х_р малы, то напряжение на входе преобразователя возрастет до и = [У_т1 -+- Д[Уг/2, т е реактор в этом случае работает как делитель напряжения.

При выключении контактора 1 реактор присоединен одним концом к выводу обмотки трансформатора, через одну из его полуобмоток протекает весь ток нагрузки /' и э. д. с. самоиндукции возрастает до Е' = х'Ц (здесь х' - индуктивное сопротивление полуобмотки реактора при токе /'). Если магнитная цепь реактора не насыщена, то Е' = Е1'/1_Р = пЕ, т. е. э. д. с. самоиндукции возрастает в п раз. При большой э. д. с. Е' напряжение 1!\ на преобразователе при переходе может оказаться меньше, чем I/,. Это вызовет уменьшение силы тяги. Поэтому х_р нельзя выбирать произвольно большим.

Преимуществами использования переходного реактора являются возможность получения промежуточных ступеней напряжения при включении реактора на секцию и распределение тока нагрузки на два контактора, что имеет важное значение при регулировании на стороне низшего напряжения, когда токи нагрузки контакторов достигают 1300-1500 А. Кроме того, проще сам переход, для осуществления которого нужно выполнить две операции (выключить один и включить другой контактор), тогда как при активном переходном сопротивлении необходимы три операции

Однако при таком переходе значительно утяжеляется дугогашение на контакторах, разрывающих цепь намагничивающего тока реактора. В целях облегчения дугогашения в схеме рис. 239, в (применена на электровозах ВЛвО“ и ВЛ80^Т) цепь реактора при всех переходах предварительно разрывается одним из двух контакторов с дугогашением А или Б. Контакторы 1-4 не размыкают цепь под током, а поэтому они не имеют дугогашения. Для облегчения дугогашения контакторами главного контроллера ЭКГ-8 реактор шунтируют конденсатором С_ш и резистором г_ш. При разрыве цепи значительная часть магнитной энергии реактора расходуется на заряд конденсатора, затем энергия гасится в резисторе г_ш. Плавкий предохранитель П защищает цепь в случае пробоя конденсатора.

Переход по схеме с переходным реактором применяют на электровозах ВЛ60, ВЛ60^К, ВЛ80, ВЛ80^К, ВЛ80^Т, а также на электропоездах, где осуществляют ступенчатое регулирование напряжения на стороне низшего напряжения. Это обусловлено прежде всего его простотой и надежностью.

Переход по схеме с полупроводниковыми вентилями (вентильный переход).

Полупроводниковые вентили для перехода с одной ступени напряжения на другую применяют как в симметричных схемах выпрямления, где выпрямленное напряжение изменяется в каждом полупе риоде одинаково, так и в несимметричных, в которых выпрямленное напряжение в зависимости от порядка замыкания контакторов изменяется несимметрично по полупериодам (это позволяет удвоить число ступеней по сравнению с симметричной схемой).

В схеме с несимметричным регулированием напряжения по полупериодам, которую применяют на электропоездах ЭР9 всех индексов, 1-я симметричная ступень получается при включенных контакторах 1 и Л (рис. 239, г). При переходе на 2-ю ступень замыкается контактор 2. При этом в один полупериод подводится к преобразователю напряжение С1_г1, в другой - напряжение (У_т, -)- Д(Уь т. е. происходит несимметричное выпрямление. Одновременное замыкание контакторов 1 и 2 не вызывает к. з. секции, так как встречно включенные вентили ВЗ и В2 исключают возможность протекания тока по цепи замкнутой секции. Переход на 3-ю ступень осуществляется включением контактора Б. В этом случае обе секции трансформатора подключаются к преобразователю в оба полупериода и обеспечивается симметричное выпрямление вентилями плеч 1-IV Ответвления вентилей ВЗ и В1 обесточены, так как потенциал вывода контактора 2 выше, чем вывода контактора I. Переключения на последующие ступени происходят аналогично

Таким образом, переход с одной ступени напряжения на другую с помощью полупроводниковых вентилей обеспечивает бестоковую коммутацию в процессе переключений контакторов, исключает применение громоздких переходных реакторов и облегчает условия дугогашения в контакторах. Во время переходов с низшей ступени на высшую контакторы цепь с током не разрывают Во время перехода с высших ступеней на низшие, если контакты контактора размыкаются в бестоковый полупериод для данного плеча, то дуга не возникает, если же контакты размыкаются в токовый полупериод, то независимо от действия устройств дугогашения дуга будет гореть в течение полупериода.

Переход с помощью вентилей широко применяют на электропоездах со ступенчатым регулированием на стороне низ шего напряжения. Попытки применить вентильный переход на электровозах (например, на электровозах ВЛ62-002 и др ) не дали положительного результата главным образом из-за трудности распределения нагрузки между несколькими контакторами.