Tyristorově pulzní řídicí systém (zkr. TISU ) - komplex elektronických a elektromechanických zařízení pro řízení různých elektrických zátěží v systémech s neregulovaným zdrojem stejnosměrného proudu ( trakční motory (TD) elektrických lokomotiv , dieselové lokomotivy , MVPS , motorové lodě , jaderné - motorové lodě , vozový park tramvají a trolejbusů atd.) [1] .
Problém energetických ztrát u startovacích reostatů v systémech řízení trakčních motorů se stal aktuálním již v prvních desetiletích 20. století. Současně se v radiotechnice začala používat metoda pulzně šířkové regulace . Myšlenka aplikovat pulzní řízení proudu trakčního motoru na kolejová vozidla uvažovali inženýři již před druhou světovou válkou. Takové práce byly prováděny v USA ( General Electric ), Německu (Siemens) a v SSSR. Byly vytvořeny pulzní regulátory megawattového výkonu na bázi tyratronů . Nebylo však možné je považovat ani za prototypy skutečných řídicích systémů pro trakční motory. Tato zařízení byla složitá, drahá (ve skutečnosti byla na hranici výkonové elektroniky tehdejších let), ale zároveň byla nespolehlivá a provozně škodlivá pro životní prostředí (zejména při použití rtuťových ventilů ).
Myšlenka pulsního řízení se vrátila po druhé světové válce na konci 40. let 20. století, kdy byly vytvořeny nové typy spolehlivějších tyratronů (tacitronů), které by mohly pracovat s vysokými proudy, ale raný vynález tyristorů a jejich rychlé zdokonalování přinesly je možné opustit zařízení na vypouštění plynu. Koncem 50. let vznikly v USA tyristory, jejichž vlastnosti umožňovaly jejich použití na tramvajích, trolejbusech, vlacích metra, o něco později i na elektrických lokomotivách. Zpočátku byly tyristorové regulátory velmi drahé a železničními společnostmi nebyly příliš využívány, ale rychlý rozvoj polovodičové elektroniky v 60. a 70. letech umožnil výrazně zlevnit nové přístroje a vybavit je novými funkcemi (ochrana proti boxu (kolečka se otáčejí po kolejnici v případě ztráty spojky)[ upřesnit ] rekuperace energie v celém rozsahu otáček). Proto od 70. let 20. století začala TISU nahrazovat RKSU na amerických, evropských a japonských kolejových vozidlech. V SSSR nebylo možné vytvořit vlastní spolehlivý systém TISU, nicméně TISU se již používal na kolejových vozidlech dodávaných do SSSR z Československa. Teprve koncem 80. let se první uspokojivě funkční systém začal instalovat na trolejbusy ZiU-10 . Pro metro bylo možné vytvořit TISU až do poloviny 90. let a pouze s použitím zahraničních komponentů. Pro elektrické lokomotivy nebylo možné vytvořit vlastní TISU ani v SSSR, ani později v Rusku. Moderní ruské elektrické lokomotivy jsou již vybaveny regulátory nové generace – tranzistorově pulzními.
Proces pulzní regulace stejnosměrného obvodu je redukován na periodické přerušování proudu v jedné z větví obvodu pomocí klíče. V praxi se používají tři schémata přepínání klíčů (viz obrázek).
V prvním z nich (obrázek 1a) je IP chopper zapojen mezi zátěž H a zdroj napětí U a někdy může být bočníkem rezistoru Rsh. Zátěž H v obecném případě obsahuje aktivní R a indukční L složky a také zpětné EMF E. Při L>0 je vždy použito shuntu ventilem VD1 [2] . Ve druhé možnosti (obrázek 1b) jsou IP chopper a dioda VD1 zaměněny - takové schéma se používá pro přenos energie ze zdroje EMF E do zdroje U, to znamená při regenerativním brzdění motorů. Pro realizaci regeneračně-reostatického nebo reostatického brzdění jsou do tohoto obvodu také zavedeny odpory. Pokud místo zdroje U zapneme kondenzátor C, pak získáme obvod měniče s nárůstem napětí při jeho vyhlazování, který se používá při napájení vysokonapěťových zátěží z nízkonapěťových stejnosměrných zdrojů. Třetí možnost (obrázek 1c) zahrnuje regulaci proudu v zátěži H, napájené proudovým zdrojem I. V tomto případě je zátěž s L>0 posunuta odporem Rsh, což umožňuje upravit její proud.
Funkčně se TISU skládá z pulzního generátoru ; regulátor , který řídí parametry generované sekvence impulsů v závislosti na požadavcích obsluhy, charakteristik zátěže a elektromechanických bezpečnostních zařízení ( stykače , ochranná relé). Protože generátor pulsů spolu s regulátorem vydává řídicí signály nízkého výkonu, jsou pro spínání proudu ve výkonových obvodech použity vysokoproudé tyristory , a proto dostal celý systém svůj název.
Například TISU, určený k řízení otáček a točivého momentu trakčního motoru, pokud je nutné zvýšit otáčky nebo kroutící moment, zvyšuje frekvenci a dlouhodobé proudové pulzy zátěží, čímž zvyšuje průměrný proud motorem. Pokud je nutné snížit rychlost nebo vyvinutý točivý moment, pak TISU generuje vzácnější a kratší impulsy ve své časové posloupnosti, což zajišťuje snížení průměrného proudu procházejícího vinutím motoru.
Tyristorový měnič ( invertor ), znázorněný na obrázku 2, je vyroben na šesti tyristorech podle Larionova schématu . V závislosti na typu připojení vinutí trakčního motoru (hvězda nebo trojúhelník) má měnič podle Larionova schématu výrazně odlišné vlastnosti. Některé charakteristiky („přežití“ v případě poruchy několika tyristorů) konvertorů na dvanácti tyristorech, vyrobených podle schématu „tří paralelních můstků“, jsou lepší než u konvertorů podle Larionova schématu.
V raných modelech TISU byly pulzní generátor a regulátor vyrobeny na analogové bázi (na diskrétních prvcích nebo s omezeným využitím logických obvodů s nízkým stupněm integrace), následně další vývoj elektroniky umožnil použít flexibilnější programovatelné digitální mikroobvody v řídící jednotce TISU .
Výhodou TISU oproti dřívějším modelům současných řídicích systémů ( přímý , nepřímý reostat-stykač ) v TD kolejových vozidel je absence tepelných ztrát v rozběhových odporech a následně vyšší účinnost . Také díky plynulému zvyšování proudu ve vinutí TD vám TISU umožňuje dosáhnout hladkého zrychlení vozidla bez trhání a otřesů, absence složitých elektromechanických spínacích zařízení, což zvyšuje spolehlivost.
Nevýhodou TISU je vyšší složitost ve srovnání s elektromechanickými protějšky, vyžadující vyšší úroveň personálu údržby pro diagnostiku a opravy. Na rozdíl od přímých a v menší míře nepřímých řídicích systémů reostat-stykač se TISU prakticky neopravují v depu, protože vyžaduje montáž rádia a nikoli mechanickou a elektrotechnickou dílnu, která je obvyklá pro dopravní podniky, což brzdilo její zavedení v SSSR .
Ve srovnání s pozdějšími pulzními řídicími systémy pro TED - tranzistorové pulzní regulátory stejnosměrných motorů nebo frekvenční měniče asynchronních motorů se TISU vyznačuje větší složitostí obvodu, nižší účinností , zpravidla velkými rozměry a hmotností. K nevýhodám tyristorů dále patří nemožnost jejich nuceného uzamčení, což prakticky vylučuje možnost vybudování obvodových ochran proti zkratům v obvodu trakčního motoru nebo v samotném tyristorovém regulátoru, dále nízká pracovní frekvence (stovky hertzů), což způsobuje vibrace vinutí TED a charakteristický bzučivý zvuk při startování a brzdění.
Od druhé poloviny roku 2010 je TISU považováno za zastaralé.
Z modelů tramvajových kolejových vozidel byl TISU tuzemské výroby použit na jednotlivých experimentálních vozech KTM-5 T, 71-608 a 71-619 T, malosériových RVZ-7 , LVS-86 T a LVS-86 M, 71 -605 RM. Od roku 1987 se v SSSR značně rozšířily importované české tramvaje TATRA-T6V5 s TISU . Na jejich základě dněpropetrovský podnik " Juzhmash " a sverdlovský UZTM následně vytvořily vlastní modely tramvají s TISU a v Bělorusku se TISU používají na vozech AKSM-1M , AKSM-60102 a AKSM-743 . Od konce 80. let 20. století závod pojmenovaný po Uritsky ve městě Engels , Saratovská oblast , zahájil sériovou výrobu kloubových trolejbusů ZiU-683 (ZiU-10) (později - ZiU-6205 ) s TISU na základě regulátoru RT-300 / 700B2M. V Petrohradu v roce 1996 bylo jedno vozidlo ZiU-682 V00 č. 1639 během generální opravy vybaveno MERA-2 TISU. V metru se moc distribuce nedočkal. Testy vozů typu „I“ skončily neúspěšně a projekt byl uzavřen. V roce 1991 se opakoval pokus o zavedení TISU do vozů metra na příkladu vozů 81-718/719 s lidovou přezdívkou „TISU“ a 81-720/721 „Yauza“ . "Yauza" se ukázal jako neperspektivní projekt, ale vozy této řady byly uvedeny do provozu. "Tisu" nebyl přijat moskevským metrem kvůli jeho "vlhkosti" a byl následně uveden do provozu v Charkově a Taškentu .
1. OJSC "Záporožský závod na elektrické přístroje", Záporoží
Přibližně v roce 1978 vyvinul a v roce 1986 zahájil sériovou výrobu tyristorového regulátoru RT-300/700, který poprvé použil závod Dynamo jako součást sady elektrovýzbroje KI-3001 ("DINAS-211" ) pro trolejbusy ZiU-683B00. Závod dále vyvíjel a vyráběl tyristorové regulátory typu RT-300/700 pro elektrická zařízení trolejbusů ZiU-6205, ZiU-52642, ZiU-62052.02, RT-300/300A pro vozy metra řady 81-718/719" TISU " , 81- 720/721 "Yauza" , 81-740/741 "Rusich" a podobně.
2. OJSC "Plant" Radiopribor "", Petrohrad
3. ČKD, Praha, Čs.
| Řídicí systémy pro trakční motory železniční dopravy, metra a UET | |
|---|---|
| Na stejnosměrný proud: | |
| Na střídavý proud:
| |