Устройство и эксплуатация электровоза ВЛ80Р - Силовые тиристоры

IV УСТРОЙСТВО И РАБОТА ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1. СИЛОВЫЕ ТИРИСТОРЫ

Для выпрямительно-инверторных преобразователей электровозов ВЛ80^р применены силовые тиристоры Т2-320 таблеточной конструкции (рис. 36) и несколько модификаций охладителей к ним. Эти тиристоры предназначены для работы в условиях эксплуатации подвижного состава, имеют высокую надежность и необходимые технические характеристики (табл. 1).
При повреждении тиристор ремонту не подлежит и должен быть заменен. Характер возможных повреждений тиристора и способы их обнаружения приведены в главе VII. В рабочем состоянии таблетка должна быть сжата определенным усилием и от нее должно интенсивно отводиться тепло, возникающее при прохождении силового тока. Эти функции выполняет охладитель с прижимным устройством. Таблеточные тиристоры Т2-320 в преобразователях электровозов ВЛ80^р применяют с тремя типами охладителей.
На последних партиях электровозов ВЛ80^р в силовых преобразователях применены экструзионные охладители (рис. 37), которые имеют высокие точность изготовления и качество, что позволило на тех же таблетках получить на 10—15% больший предельный ток. Тиристор закрывается изоляционной крышкой. 

Рис. 36. Тиристор Т2-320:
1 — манжета (катод); 2 — медное основание; 3 — пружина; 4 — управляющий вывод; 5 — ушко; 6 — наконечник управляющего вывода; 7, 9 — прокладки; 8 — выпрямительный элемент; 10 — изоляционная втулка; 11 — стержень со сферической головкой; 12 — металлическая крышка (анод); 13 — изолирующее кольцо; 14 — корпус-изолятор

Таблица 1

Рис. 37. Тиристор Т2-320 с экструзионным охладителем и прижимным устройством:
1 — катодная шина; 2 — анодная шина; 3, 10 — резиновые изоляторы; 4 — стрелочный указатель; 5 —траверса; 6 — пятка; 7 — изоляционный колпак; 8 — тиристор; 9 - охладитель

Маркировочную бирку крепят к выводной шине. На пяти электровозах выпуска конца 1976 г. установлены несколько преобразователей, собранных на тиристорах Т2-320 с охладителями измененного («елочка») профиля, более простых в изготовлении, но позволяющих снимать несколько меньший ток. Конструкции самого тиристора и прижимного устройства не претерпели изменений. Выпрямительные установки возбуждения всех выпущенных электровозов ВЛ80^р собраны на тиристорах ТЛ200 (или ТЛ2-200). Первые три электровоза на таких тиристорах имели и выпрямительно-инверторные преобразователи.
Тиристоры ТЛ200 имеют более низкие параметры, чем таблеточные тиристоры (см. табл. 1), а их конструкция существенно отличается от последних (1, 2). Основные технические данные тиристора помещены в индивидуальном или групповом паспорте на прибор, а сокращенные — написаны на корпусе (дата выпуска, тип, класс, группы по допустимым скоростям нарастания напряжения и тока и по времени выключения, прямое падение напряжения в сотых долях вольта).
При работе электровоза тиристоры осуществляют несколько миллионов включений и выключений в сутки и могут работать много лет без снижения своих качеств. Однако тиристоры боятся перегрузок и перенапряжений и поэтому нуждаются в защите от аварийных режимов. В электрических схемах с этой целью предусматривают специальные устройства. В электровозных преобразователях одновременно работает много тиристоров, так как мощность одного прибора ограничена, причем они соединяются в последовательные и параллельные цепи. Для обеспечения надежной продолжительной работы тиристоры подбирают по техническим характеристикам (классу, времени выключения, прямому падению напряжения и др.) и предусматривают специальные схемы. Преобразователи комплектуют тиристорами с минимальным разбросом по суммарному падению напряжения в параллельных ветвях. В идеальном случае эти значения должны совпадать до сотых долей вольта. В эксплуатации допускается заменять тиристоры при условии, что максимально допустимый разброс по суммарному падению напряжения параллельных ветвей не должен превышать 0,02 п (где п — число последовательно включенных тиристоров в данном плече). При этом тиристоры подбирают по двум точкам вольт-амперных характеристик —  при предельном токе и -предельного. Это обеспечивает хорошее деление тока по параллельным ветвям. Важным условием нормальной работы тиристора является подача на его управляющий электрод импульсов управления, строго определенных по току и напряжению, а также по крутизне нарастания (0,2 А/мкс) (рис. 38). 

Рис. 38. Форма импульса тока управления тиристора

Рис. 39. Вольт-амперные характеристики управления тиристора
Превышение нормированных значений может вызвать повреждение цепи управления, а снижение их — привести к задержке включения тиристора, повышенным потерям в нем и как следствие к повреждению данного тиристора или перегрузке других тиристоров преобразователя. Кроме того, тиристоры не должны отпираться импульсами, поступающими или наведенными в цепях управления от различных электромагнитных процессов в электрических цепях. В соответствии с этими требованиями система управления тиристорами должна обеспечить на всех тиристорах преобразователей импульсы управления, удовлетворяющие вольт-амперным характеристикам управления (рис. 39) различного наклона (кривые 1—4). При этом параметрыимпульсов управления не должны быть меньше А все возможные помехи в цепях управления не должны превышать значения тока и напряжения неотпирания цепей управления.
На рис. 39 область параметров импульсов управления, гарантирующих бесперебойную работу тиристоров во всех температурных условиях, показана двойной штриховкой. Область гарантированного неотпирания тиристоров не заштрихована, а область резервная (на разброс параметров и величин) — показана одинарной штриховкой.
Следует иметь в виду, что указанные области имеют различные размеры для тех или иных типов тиристоров. При изменении температуры области изменяются для одних и тех же типов тиристоров. При увеличении температуры области управления уменьшаются, т. е. необходимые значения напряжения и тока управления снижаются, а при снижении, наоборот, увеличиваются. Таким образом, наиболее тяжелые условия отпирания тиристоров возникают зимой, во время больших морозов. Ложные же отпирания тиристоров от помех наиболее вероятны летом, во время жаркой погоды.