Предпосылки для яиедреммя и преимущества АТД

Стремление использовать простейшую электрическую машину -асинхронный короткозамкнутый двигатель - связано со всей историей развития электрической тяги. Однако вопрос о широком внедрении асинхронных тяговых двигателей был поставлен только после появления силовых полупроводниковых управляемых приборов - тиристоров. Бурное развитие полупроводниковой техники служит залогом успеха в широком распространении электроподвижного состава (ЭПС) с асинхронными тяговыми двигателями, начавшемся в 70-е годы.

На первом отечественном электровозе ВЛ80* с асинхронными тяговыми двигателями (АТД) были использованы тиристоры ТЛ200 на ток 200 А и рабочее напряжение 800 В. Созданы и используются тиристоры на токи до 2500 А и рабочее напряжение до 4500 В. На каждый тяговый двигатель электровоза ВЛ80* приходилось около 180 тиристоров ТЛ200. По мере развития производства тиристоров для одного тягового двигателя в инверторном звене будет использовано 6-12 тиристоров. Если масса тиристорного преобразователя, приходящаяся на 1кВ-А мощности, составляла вначале 5-? кг/(кВ-А), то у более совершенного электровоза Е-120 этот показатель составляет 1,05 кг/(кВ-А). Еще более разительны успехи в развитии элементной базы систем управления-микроэлектроники. Интегральные схемы и микропроцессоры резко упрощают устройства систем управления и повышают их надежность. В этой области темпы развития таковы, что каждые 5-10 лет появляется новое поколение приборов.

Преобразователи многих типов требуют принудительной коммутации тиристоров, что связано с необходимостью усложнения схемы преобразователя и использования конденсаторов, масса которых пока значительна. Разрабатываются и уже используются тиристоры нового типа, запираемые по управляющему электроду. Их широкое применение позволит резко снизить массу преобразователей, приходящуюся на единицу мощности, упростить их и повысить надежность.

Таким образом, имеется достаточно предпосылок для широкого внедрения асинхронного тягового привода как на железнодорожном, так и на городском транспорте.

При использовании в электрической тяге асинхронного тягового привода могут быть реализованы следующие преимущества:

1) значительное упрощение тягового двигателя по сравнению с коллекторным и повышение его надежности (отпадает необходимость ежедневного осмотра коллекторно-щеточного узла);

2) повышение надежности кузовного электрического оборудования вследствие применения бесконтактных устройств преобразования мощности;

3) улучшение тяговых свойств электровозов благодаря использованию жесткой тяговой характеристики при боксовании. Имеются опытные результаты, показывающие возможность увеличения коэффициента сцепления на 20-40% [1);

4) увеличение мощности и момента тягового двигателя при тех же габаритных размерах (отсутствуют коллектор, обмотки добавочных полюсов и компенсационная);

5) возможность полной автоматизации режима ведения поезда;

6) повышение производительности ЭПС вследствие реализации преимуществ по пп. 3-5;

7) сокращение расхода меди иа изготовление тяговых двигателей. По результатам проектирования последних образцов коллекторных тяговых двигаталей пульсирующего тока и асинхронных тяговых двигателей расход меди на изготовление последних снижается в 2-2,5 раза [2].

Перечисленные преимущества не оставляют сомнений в целесообразности широкого внедрения асинхронных тяговых двигателей в электрической тяге. Имеющийся опыт проектирования и работы ЭПС с названными двигателями полностью подтверждает это.