Преобразователь выпрямительно-инверторный типа ВИП-4000-М УХЛ2
Общие сведения
Преобразователь предназначен для выпрямления однофазного переменного тока частотой 50 Гц в постоянный для питания тяговых двигателей в режиме тяги и для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частотой 50 Гц в режиме рекуперативного торможения электровозов переменного тока.
Структура условного обозначения
ВИП-4000-М УХЛ2:
ВИП - выпрямительно-инверторный преобразователь;
4000 - номинальная выходная активная мощность, кВт;
М - модернизированный;
УХЛ2 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69.
Условия эксплуатации
Высота над уровнем моря не более 1400 м. Температура окружающей среды от минус 60 до 60°С. Температура охлаждающего воздуха от минус 60 до 45°С. Верхнее рабочее значение относительной влажности воздуха (95+3)% при температуре (25+2)°С. Допускается выпадание инея с последующим его оттаиванием. Вибрация в диапазоне частот от 1 до 100 Гц с ускорением 10 м/с2. Одиночные удары в горизонтальном направлении с ускорением 30 м/с2 длительностью от 40 до 60 мс. Преобразователь соответствует требованиям ТУ 16-91 ИЖРФ.435511.021 ТУ. ТУ 16-91 ИЖРФ.435511.021 ТУ
Технические характеристики
Блок силовой Номинальное входное напряжение (эффективное значение), В, не более - 1570 Номинальная частота входного напряжения, Гц - 50 Номинальное выходное напряжение (среднее значение), В - 1400 Номинальный выходной ток (среднее значение), А - 3150 Номинальная выходная активная мощность, кВт - 4000 Блок питания Номинальное входное напряжение, В - 380 Номинальная частота входного напряжения, Гц - 50 Номинальное выходное напряжение, В - 24 Номинальная входная мощность, Вт, не более - 600 Блок диагностики Номинальное напряжение питания, В - 50 Потребляемая мощность, Вт, не более - 20 КПД преобразователя, %, не менее - 98,6 Сопротивление электрической изоляции в холодном состоянии, МОм - 30 Срок службы, лет, не менее - 15 Габаритные размеры, мм: блока силового - 1900x750x1080 блока питания - 370x365x260 блока диагностики - 340x82x365 Масса, кг, не более: блока силового - 1120 блока питания - 25 блока диагностики - 5 Преобразователь управляется внешним сигналом от системы управления электровозом. Параметры сигнала, подаваемого на вход системы формирования импульсов (СФИ), имеют следующие значения: амплитуда импульсов напряжения на нагрузке 68 Ом не менее 18 В;
амплитуда тока не менее 0,2 А;
длительность импульса тока на уровне 0,5 амплитуды не менее 30 мкс;
скорость нарастания тока не менее 0,1 А/мкс. Комплектация плеч тиристорами осуществляется по одной точке вольтамперной характеристики при токе 400 А (среднее значение). Разброс по импульсному напряжению в открытом состоянии между параллельными ветвями тиристоров плеч должен быть не менее 0,04 В, а разброс по обратному току восстановления между любыми тиристорами плеча не более 30 А. При замене тиристоров должно соблюдаться вышеуказанное условие. Тиристоры, входящие в комплект ЗИП, имеют те же импульсные напряжения в открытом состоянии, что и тиристоры, установленные в плечах блока силового, и имеют неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 3600 В.
Конструкция и принцип действия
Конструктивно преобразователь состоит из трех блоков: блока силового (БС), блока питания (БП) и блока диагностики (БД). Размещение составных частей и узлов преобразователя представлено на рис. 1.
Составные части и узлы блока силового преобразователя ВИП-4000-М УХЛ2 1 - каркас; 2 - блок управления; 3 - блок тиристоров;
4 - переключатель диагностики; 5 - клеммник питания; 6 - клеммник управления; 7 - разъем блока диагностики; 8 - табличка маркировки тиристоров; 9 - делитель тока; 10 - болт заземления; 11 - щиток заводской; 12 - шины постоянного тока; 13 - шины переменного тока;
14 - панели с шунтирующими резисторами; 15 - грузовая скоба;
16 - конденсаторы RC-цепочек Размещение составных частей и узлов выполнено с учетом удобства монтажа и обслуживания при эксплуатации, а также теплового режима элементов. Остовом преобразователя является сварной каркас из профильной и листовой стали. На лицевой стороне, где крепится заводской щиток, расположены элементы плеч 1, 3, 5, 7, на обратной стороне - плеч 5, 6, 7, 8. Плечи укомплектованы тиристорами Т353-800. В каждом плече установлено по два последовательно соединенных тиристора. В БС блоки тиристоров расположены по высоте по четыре, а по горизонтали - по восемь штук. Расположение плеч и маркировка тиристоров указаны на табличках, расположенных с двух сторон преобразователя. Охлаждение воздушное принудительное. Направление движения воздуха вертикальное, сверху вниз, обеспечивается системой вентиляции электровоза. В верхней и нижней части БС с лицевой и обратной сторон расположены делители тока, которые конструктивно собраны на изоляционных панелях и закреплены к каркасу через изоляторы. По торцам БС закреплены четыре блока управления (БУ). боковых сторон между панелями с шунтирующими резисторами R расположены конденсаторы RС-цепочек. В верхней части каркаса имеются клеммные блоки для подключения блока питания и системы управления электровоза, разъем для подключения блока диагностики. Шины переменного тока расположены по углам с обратной стороны, шины постоянного тока - в нижней части с лицевой и обратной сторон. В верхней части каркаса расположены болты заземления. Для погрузки и транспортирования БС имеет грузовые скобы. Остовом блока питания является сварной каркас из профильной стали. К нему крепятся: панель, на которой размещены входной и выходной клеммники и тумблер; панель резисторов; панель автоматики;
панель транзисторов и трансформатор. В нижней части каркаса расположен болт заземления. Блок диагностики конструктивно представляет собой металлический корпус, закрытый крышкой. Размещение составных частей и узлов БД выполнено на крышке с учетом удобства монтажа и обслуживания при эксплуатации. На крышке с внутренней стороны крепятся: две платы фиксации отказов (ПФО), плата индексации (ПИ), плата генератора импульсов (ПГИ), панель резисторов. На лицевой стороне крышки крепятся: розетка для подключения осциллографа, тумблер сетевой, тумблер генератора импульсов и кнопка контроля. На корпусе сверху крепится разъем для подключения БД к БС через жгут. Функциональная схема силовой части преобразователя представлена на рис. 2.
Функциональная схема силовой части преобразователя ВИП-4000-М УХЛ2 Т - тяговый трансформатор; L1-L8 - дроссели; L - сглаживающий реактор; М1, М2 - тяговые двигатели Нагрузкой преобразователя являются тяговые двигатели и сглаживающий реактор. Силовая схема преобразователя позволяет реализовать четыре зоны регулирования выпрямленного напряжения при трех секциях вторичной обмотки тягового трансформатора. Напряжение на I и II секции вторичной обмотки тягового трансформатора 350 В, на III секции - 700 В. Порядок очередности включения плеч БС в режимах тяги и рекуперации определяется аппаратурой управления электровоза БУ ВИП. На первой зоне (II секция) регулирование выпрямленного напряжения от 0 до 350 В производится открытием плеч 4, 5, 6 импульсами, регулируемыми по фазе, и плеча 3 импульсами с углом открытия 0. Для разряда энергии, накопленной в сглаживающем реакторе и тяговых двигателях, производится поочередное открытие плеч 3 и 5 с углом 0. На второй зоне (I+II секции) регулирование напряжения от 350 до 700 В осуществляется открытием плеч 1, 2 импульсами, регулируемыми по фазе, и открытыми плечами 3, 4, 5, 6 с углом задержки о и углом 0. Для исключения неоткрытия плеч из-за различия во временах коммутации для контуров с большим и малым напряжением производится открытие плеч 3, 4 с нулевым углом задержанным о. При достижении максимального выпрямленного напряжения производится перевод с секции I+II на равновеликую III (плечи 5, 6, 7, 8). На третьей зоне (II+III секции) регулирование напряжения от 700 до 1050 В производится открытием плеч 3, 4 импульсами, регулируемыми по фазе, и открытыми с углами о и 0 плечами 5, 6, 7, 8. На четвертой зоне (I+II+III секции) регулирование напряжения от 1050 до 1400 В осуществляется открытием плеч 1, 2 импульсами, регулируемыми по фазе, и открытыми плечами 3, 4, 7, 8 с углами о и 0. Преобразователь предусматривает работу в инверторном режиме на всех зонах регулирования (рекуперация). В режиме рекуперации в зоне высоких скоростей тормозное усилие регулируется плавным изменением тока возбуждения, а в зоне средних и малых скоростей - плавным изменением противоЭДС инвертора. На четвертой зоне подаются импульсы управления на тиристоры плеч 2, 7 и 1, 8 с углом опережения . Тормозное усилие на четвертой зоне регулируется плавным изменением тока возбуждения. При достижении максимального возбуждения дальнейшее поддержание тормозного усилия осуществляется подачей импульсов с углом регулирования ре на тиристоры плеч 3 и 4. Фаза импульса изменяется от ре до 0.При открытии тиристоров плеч 3 и 4 с углом открытия ре ток рекуперации протекает навстречу ЭДС II+III секций трансформатора. При достижении угла ре.mп выполняется перевод нагрузки на мост, подключенный к II и III секциям трансформатора, открытием тиристоров плеч 7, 4 и 8, 3 с углом опережения этого, изменяя фазу открытия тиристоров плеч 5 и 6 от до ре mп, нагрузка переводится со II+III секций в основном на III секцию, что вызывает дальнейшее увеличение тока якоря, вследствие уменьшения противоЭДС инвертора. В момент времени, когда полностью открыты тиристоры плеч 5, 6, осуществляется перевод нагрузки на мост, состоящий из плеч, подключенных к I+II секциям трансформатора. Тиристоры плеч 1, 2, 5, 6 открываются с углом опережения угла открытия тиристоров плеч 3 и 4 производят дальнейшее уменьшение противоЭДС инвертора. При достижении угла открытия тиристоров плеч 3 и 4, равного по значению ре mп осуществляется перевод нагрузки на мост, составленный из плеч, включенных на II секцию с углом опережения . На I зоне осуществляется режим противовключения тяговых двигателей. Импульсы управления тиристоров в плечах 3, 6 и 4, 5, регулируемые по фазе от - до ре mп, переводятся плавно в первую половину полупериода питающей сети, т.е. осуществляется режим остановочного торможения. Для равномерного распределения напряжения по последовательно соединенным тиристорам плеча и для снятия внутренних коммутационных перенапряжений параллельно тиристорам подключаются шунтирующие резисторы R и RС-цепочки. Для выравнивания тока по параллельным ветвям тиристоров в каждой ветви подключаются индуктивные делители тока. Они имеют две группы по величине индуктивности. Первая группа имеет маркировку 1, вторая - 2. Маркировка наносится черной краской на вывод делителя. Кроме делителей тока, равномерное распределение тока по параллельным ветвям плеч обеспечивается подбором тиристоров по суммарному падению напряжения и диагональным подключением плеч. Допустимый разброс по суммарному падению напряжения между параллельными ветвями плеч при предельном токе и токе 0,25 предельного должен составлять не более 0,04 В. Система формирования импульсов (СФИ) служит для включения тиристоров силовой схемы преобразователя, которая управляется аппаратурой управления электровоза. СФИ состоит из четырех блоков управления (БУ) и блока питания (БП). БУ состоит из изоляционной панели, на которой крепятся две платы ОДО8П (ПФИ), импульсные трансформаторы и зажимы. ПФИ предназначена для расширения и усиления импульсов, поступающих от аппаратуры электровоза. Дополнительно БУ снабжен защитой от пробоя транзисторов ПФИ, блокировкой и отсечкой импульсов по углу опережения в инверторном режиме. Нагрузкой плат ПФИ являются два параллельно подключенных импульсных трансформатора. Пробой транзисторов ПФИ контролируется блоком диагностики. Связь платы ПФИ с БД осуществляется через зажимы. Блок диагностики служит для контроля наличия пробитых тиристоров в плечах БС, пробитых транзисторов в БП и СФИ и подачи запускающих импульсов для БУ при диагностировании работы СФИ. БД позволяет контролировать алгоритм работы плеч преобразователя при работе его на холостом ходу либо под нагрузкой. БД запитывается непосредственно от батареи электровоза через тумблер "СЕТЬ". Тумблер должен быть постоянно включенным, чтобы обеспечить запоминание информации об отказе при снятии силового напряжения с БС и при опущенных пантографах. Для сброса информации с БД необходимо выключить тумблер "СЕТЬ". Плата генератора импульсов блока диагностики формирует прямоугольные импульсы с частотой 50 Гц и служит для запуска плат ПФИ блоков управления плеч преобразователя при диагностировании работоспособности СФИ. Диагностирование алгоритма работы плеч преобразователя производится следующим образом. На холостом ходу преобразователь запускают в работу и штурвалом контроллера машиниста выбирают все зоны. При нажатии кнопки "КОНТРОЛЬ" на БД на табло "ПРОБОЙ ТРАНЗИСТОРОВ" будут высвечиваться те светодиоды, плечи которых запущены в работу. Свечение светодиодов должно быть тусклым по сравнению со свечением светодиода "СЕТЬ". БП обеспечивает питанием блоки управления СФИ. БП питается от обмотки собственных нужд 380 В тягового трансформатора электровоза. БП представляет собой транзисторный стабилизатор напряжения с параллельным регулирующим элементом. Стабилизатор позволяет с заданной точностью поддерживать постоянное напряжение на выходе при изменении входного напряжения в пределах от 250 до 470 В. Стабилизатор состоит из основных функциональных узлов: трансформатора, панелей автоматики и резисторов. С целью снижения габаритной мощности трансформатора питания токоограничивающие резисторы (панель резисторов) подключены к первичной обмотке трансформатора. Стабилизатор работает следующим образом. Входное напряжение с фильтра поступает на регулирующий элемент, на котором падает часть напряжения и с выхода которого снимается выходное напряжение. Помимо полезной нагрузки, выходное напряжение поступает на вход схемы сравнения, где оно сравнивается со стабильным опорным напряжением. Разность выходного и опорного напряжений поступает на вход усилителя постоянного тока, где она усиливается и подается в необходимой фазе на регулирующий элемент. При изменении входного напряжения величина выходного напряжения остается с заданной степенью точности 24+2 В. Панель автоматики стабилизатора состоит из выпрямительного моста, развязывающего диода, емкостного фильтра, разрядных резисторов, регулирующего элемента, выполненного на транзисторах и резисторах, платы стабилизатора, токоограничивающих резисторов, развязывающих диодов и емкостного фильтра. Стабилизатор имеет второй выход постоянного напряжения 70+5 В для заряда форсажных конденсаторов в платах ПФИ БУ. Плата стабилизатора (УВО2П) состоит из следующих функциональных узлов: схемы сравнения, усилителя постоянного тока, блокировочного узла, выпрямительного полумоста на диодах, выпрямительного моста форсажного напряжения на диодах и емкостного фильтра. Схема сравнения состоит из транзистора, резисторов, стабилитрона и служит для поддержания заданного уровня опорного напряжения на базе транзистора. Уровень выходного напряжения устанавливается регулируемым резистором. Усилитель постоянного тока состоит из транзистора и базового резистора и служит для усиления сигнала рассогласования выходного и опорного напряжений. Блокировочный узел состоит из конденсаторов, резисторов, транзисторов, диода-пробки и служит для подачи напряжения блокировки на платы ПФИ в блоках управления при снятии напряжения с БП. Блокировка импульсов исключает формирование неполноценных импульсов по амплитуде тока при отключении БП. Электрическая схема БП позволяет проверять его работоспособность от бортовой сети электровоза 50 В без поднятия пантографа. Для этого необходимо тумблер "ПРОВЕРКА" переключить в положение "ВКЛЮЧЕНО". Ввиду ограниченной мощности резисторов БП не рассчитан на работу в длительном режиме. После проверки тумблер необходимо перевести в исходное положение. Пробой транзисторов в регулирующем элементе, усилителе постоянного тока и схеме сравнения контролируется блоком диагностики через вывод БП. В режиме рекуперативного торможения осуществляется отсечка длительности регулируемых по фазе импульсов управления по углу опережения .
В комплект поставки входят: блок силовой, блок питания, блок диагностики, жгут, комплект ЗИП согласно ведомости ЗИП, паспорт, техническая документация в соответствии с ведомостью эксплуатационной документации.
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
