Thyristor-pulsstyringssystem (forkortet TISU ) - et kompleks af elektronisk og elektromekanisk udstyr til styring af forskellige elektriske belastninger i systemer med en ureguleret jævnstrømskilde ( trækmotorer (TD) af elektriske lokomotiver , diesellokomotiver , MVPS , motorskibe , nukleare - drevne skibe , rullende materiel af sporvogne og trolleybusser osv.) [1] .
Problemet med energitab ved start af reostater i trækmotorstyringssystemer blev aktuelt allerede i de første årtier af det 20. århundrede. Samtidig begyndte metoden til regulering af pulsbredde at blive brugt i radioteknik . Ideen om at anvende pulsbreddestrømstyring af en trækmotor på rullende materiel blev overvejet af ingeniører allerede før Anden Verdenskrig. Sådant arbejde blev udført i USA ( General Electric ), Tyskland (Siemens) og i USSR. Pulsregulatorer af megawatt effekt baseret på thyratroner blev skabt . Det var dog umuligt at betragte dem selv som prototyper af rigtige styresystemer til traktionsmotorer. Disse enheder var komplekse, dyre (faktisk var de på grænsen af kraftelektronikken i disse år), men samtidig var de upålidelige og miljøskadelige i drift (især hvis der blev brugt kviksølvventiler ).
Ideen om pulsstyring blev vendt tilbage til efter Anden Verdenskrig i slutningen af 1940'erne, da der blev skabt nye typer mere pålidelige thyratroner (tacitroner), der kunne arbejde med høje strømme, men den tidlige opfindelse af tyristorer og deres hurtige forbedring gjorde det er muligt at opgive gasudledningsanordninger. I slutningen af 1950'erne blev tyristorer skabt i USA, hvis egenskaber gjorde det muligt at bruge dem på sporvogne, trolleybusser, undergrundstog og lidt senere på elektriske lokomotiver. Til at begynde med var tyristorregulatorer meget dyre og blev ikke brugt meget af jernbaneselskaber, men den hurtige udvikling af halvlederelektronik i 1960'erne og 1970'erne gjorde det muligt at reducere prisen på nye enheder betydeligt og udstyre dem med nye funktioner (beskyttelse mod boksning) (hjul, der drejer langs skinnen i tilfælde af tab af kobling)[ afklar ] energigenvinding over hele hastighedsområdet). Derfor er TISU siden 1970'erne begyndt at erstatte RKSU på amerikansk, europæisk og japansk materiel. I USSR var det ikke muligt at skabe sit eget pålidelige TISU-system, men TISU blev allerede brugt på rullende materiel leveret til USSR fra Tjekkoslovakiet. Først i slutningen af 1980'erne begyndte det første tilfredsstillende brugbare system at blive installeret på ZiU-10 trolleybusser . For metroer var det kun muligt at oprette TISU i midten af 1990'erne og kun med brug af udenlandske komponenter. For elektriske lokomotiver var det ikke muligt at skabe deres egen TISU hverken i USSR eller senere i Rusland. Moderne russiske elektriske lokomotiver er allerede udstyret med den næste generation af regulatorer - transistor-pulse.
Processen med pulsregulering af et DC-kredsløb reduceres til en periodisk afbrydelse af strømmen i en af kredsløbets grene ved hjælp af en nøgle. I praksis anvendes tre nøgleskifteskemaer (vist på figuren).
I den første af dem (figur 1a) er IP-chopperen forbundet mellem belastningen H og spændingskilden U, og nogle gange kan den shuntes af modstanden Rsh. Belastningen H indeholder i det generelle tilfælde aktive R- og induktive L-komponenter, samt tilbage-EMK E. Når L>0 anvendes altid shuntning med en ventil VD1 [2] . I den anden mulighed (figur 1b) ombyttes IP-chopperen og VD1-dioden - et sådant skema bruges til at overføre energi fra EMF-kilden E til kilden U, det vil sige under regenerativ bremsning af motorer. For at implementere regenerativ-reostatisk eller reostatisk bremsning introduceres modstande også i dette kredsløb. Hvis vi i stedet for kilden U tænder for kondensatoren C, så får vi et konverterkredsløb med en stigning i spændingen, mens vi udjævner det, som bruges ved levering af højspændingsbelastninger fra lavspændings jævnstrømskilder. Den tredje mulighed (figur 1c) involverer reguleringen af strømmen i belastningen H, drevet af strømkilden I. I dette tilfælde shuntes belastningen med L>0 af modstanden Rsh, som giver dig mulighed for at justere dens strøm.
Funktionelt består TISU af en impulsgenerator ; controller , der styrer parametrene for den genererede impulssekvens afhængigt af driftspersonalets krav, belastningskarakteristika og elektromekaniske sikkerhedsanordninger ( kontaktorer , beskyttelsesrelæer). Da impulsgeneratoren sammen med controlleren udsender styresignaler med lav effekt, bruges højstrømstyristorer til at skifte strømmen i strømkredsløb , hvorfor hele systemet har fået sit navn.
For eksempel øger TISU, der er designet til at styre traktionsmotorens hastighed og drejningsmoment , hvis det er nødvendigt at øge hastigheden eller drejningsmomentet, frekvensen og langsigtede strømimpulser gennem belastningen, hvilket øger den gennemsnitlige strøm gennem motoren. Hvis det er nødvendigt at reducere hastigheden eller det udviklede drejningsmoment, genererer TISU mere sjældne og kortere impulser i deres tidssekvens, hvilket giver et fald i den gennemsnitlige strøm, der passerer gennem motorviklingerne.
Tyristorkonverteren ( inverter ), vist i figur 2, er lavet på seks tyristorer i henhold til Larionov- skemaet . Afhængigt af typen af forbindelse af trækmotorviklingerne (stjerne eller trekant) har konverteren i henhold til Larionov-skemaet væsentligt forskellige egenskaber. Nogle egenskaber ("overlevelsesevne" i tilfælde af svigt af flere tyristorer) af konvertere på tolv tyristorer, lavet i henhold til "tre parallelle broer" -skemaet, er bedre end konvertere i henhold til Larionov-skemaet.
I de tidlige modeller af TISU blev impulsgeneratoren og controlleren lavet på analog basis (på diskrete elementer eller med begrænset brug af logiske kredsløb med en lav grad af integration), efterfølgende gjorde videreudvikling af elektronik det muligt at bruge mere fleksibelt programmerbare digitale mikrokredsløb i TISU styreenheden .
Fordelen ved TISU i forhold til tidligere modeller af nuværende kontrolsystemer ( direkte , indirekte rheostat-kontaktor ) i det rullende materiel TD er fraværet af termiske tab i startmodstande og dermed højere effektivitet . På grund af den trinløse stigning i strømmen i TD'ens viklinger giver TISU dig også mulighed for at opnå jævn acceleration af køretøjet uden ryk og stød, fraværet af komplekse elektromekaniske koblingsenheder, hvilket øger pålideligheden.
Ulempen ved TISU er dens højere kompleksitet sammenlignet med elektromekaniske modparter, hvilket kræver et højere niveau af vedligeholdelsespersonale til diagnostik og reparation. I modsætning til de direkte og i mindre grad indirekte rheostat-kontaktor kontrolsystemer, repareres TISU praktisk talt ikke i et depot, da det kræver et radioaggregat, og ikke et mekanisk og elektrisk værksted, der er sædvanligt for transportvirksomheder, hvilket hindrede dets introduktion i USSR .
Sammenlignet med senere pulserede styresystemer til TED - transistor-pulsstyringer af DC-motorer eller frekvensomformere til asynkronmotorer, er TISU karakteriseret ved større kredsløbskompleksitet, lavere effektivitet , som regel store dimensioner og vægt. Ulemperne ved tyristorer inkluderer også umuligheden af deres tvungne låsning, hvilket praktisk talt udelukker muligheden for at bygge kredsløbsbeskyttelsessystemer mod kortslutninger i traktionsmotorkredsløbet eller i selve tyristorcontrolleren samt lav driftsfrekvens (hundreder af hertz), som forårsager vibrationer af TED-viklingerne og en karakteristisk summende lyd under start og bremsning.
Fra anden halvdel af 2010'erne anses TISU for at være forældet.
Blandt modellerne af sporvognsrullende materiel blev TISU af indenlandsk produktion brugt på enkelte eksperimentelle biler KTM-5 T, 71-608 og 71-619 T, småskala RVZ-7 , LVS-86 T og LVS-86 M, 71 -605RM. Siden 1987 er importerede tjekkiske sporvogne TATRA-T6V5 med TISU blevet ret udbredt i USSR . På deres grundlag skabte Dnepropetrovsk - virksomheden " Yuzhmash " og Sverdlovsk UZTM efterfølgende deres egne modeller af sporvogne med TISU, og i Hviderusland bruges TISU på AKSM-1M , AKSM-60102 og AKSM-743 biler . Siden slutningen af 1980'erne fabrikken opkaldt efter Uritsky i byen Engels , Saratov-regionen , lancerede serieproduktionen af leddelt trolleybusser ZiU-683 (ZiU-10) (senere - ZiU-6205 ) med TISU baseret på RT-300 / 700B2M regulatoren. I St. Petersborg i 1996 blev et ZiU-682 V00 nr. 1639 køretøj udstyret med en MERA-2 TISU under et større eftersyn. I metroen har den ikke fået meget distribution. Test af biler af typen "I" endte uden succes, og projektet blev lukket. I 1991 blev et forsøg på at introducere TISU i metrovogne gentaget ved at bruge eksemplet med biler 81-718/719 med det populære kaldenavn "TISU" samt 81-720/721 "Yauza" . "Yauza" viste sig at være et lovende projekt, men bilerne i denne serie blev sat i drift. "Tisu" blev ikke accepteret af Moskva Metro på grund af dens "fugtighed" og blev efterfølgende sat i drift i Kharkov og Tasjkent .
1. OJSC "Zaporozhye elektriske apparater plant", Zaporozhye
Omtrent i 1978 udviklede han, og i 1986 begyndte han serieproduktion af tyristorregulatoren RT-300/700, der blev brugt for første gang af Dynamo-fabrikken som en del af et sæt elektrisk udstyr KI-3001 ("DINAS-211" ) til ZiU-683B00 trolleybusser. Fabrikken udviklede og fremstillede også tyristorregulatorer af typen RT-300/700 til elektrisk udstyr af ZiU-6205, ZiU-52642, ZiU-62052.02, RT-300/300A trolleybusser til undergrundsvogne i serie 81-718/719 "TISU " , 81- 720/721 "Yauza" , 81-740/741 "Rusich" og lignende.
2. OJSC "Plant" Radiopribor "", St. Petersborg
3. CKD, Prag, Tjekkoslovakiet.
| Styresystemer til trækmotorer til jernbanetransport, metro og UET | |
|---|---|
| På jævnstrøm: | |
| Ved vekselstrøm:
| |