Trakční měnič - výkonový modul určený k řízení trakčního motoru (TED); je spolu s TED součástí trakčního pohonu. Používají se především pro asynchronní pohony , jsou hlavními prvky silových obvodů elektrických dopravních a zdvihacích zařízení .
Typ měniče závisí jak na typu motoru, tak na typu proudu v napájecí síti: pokud je motor asynchronní nebo synchronní , je zapotřebí měnič , který vytváří třífázový napěťový systém, pokud je motor kolektor , měnič je značně zjednodušený, může to být usměrňovač , měnič usměrňovač-střídač (VIP) nebo měnič stejnosměrného napětí .
Reostaticky řízené pohony se v elektrických vozidlech používají od 80. let 19. století k zajištění hladkého pohybu vozíku. Automatický regulátor reostatu je znám od počátku 20. století a nazývá se řídicí systém reostat-stykač ( RKSU ). Hlavním prvkem je regulátor se systémem reostatů. Pro urychlení se stykače začnou jeden po druhém zavírat; auto začne pomalu zrychlovat . Při brzdění přecházejí některé pohony do režimu elektrického brzdění – dynamického (také nazývaného reostatické – energie generovaná motorem ohřívá odpory ) nebo regenerativního (energie se vrací do sítě).
Nevýhody RKSU:
Řešení:
V 70. letech 20. století začal vývoj řídicích systémů tyristorového pohonu současně v několika zemích . Tento systém byl hojně využíván v SSSR v 70. letech na železnici a v 80. letech v městské dopravě, počínaje rokem 1981 se trolejbusy Škoda 14Tr začaly vybavovat moduly GTO. Takový systém se nazývá tyristorově pulzní řídicí systém ( TISU ). Proud z trakčního měniče je přiváděn do pohonu o frekvenci 400 Hz s nastavitelným pracovním cyklem . To zajišťuje hladký chod a zabraňuje zbytečné spotřebě energie.
Usměrňovač sestavený výhradně z běžných neřízených diod není sám o sobě řídicím zařízením a je potřebný pouze k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný proud vhodný pro napájení kolektorových motorů. Pro regulaci napětí pracuje usměrňovač v tandemu s kontaktním ovládacím zařízením. Usměrňovač je spárován s přepínačem odboček zabudovaným v transformátoru a je součástí stejnosměrných trakčních rozvoden [1] - přepínač odboček pod zatížením slouží pouze ke stabilizaci napětí v kontaktní síti , spárované s hl. Elektrický ovladač EKG nebo stupňový spínač TPPL - součást sovětských elektrických lokomotiv VL60 a VL80 a českých elektrických lokomotiv ChS4 , ChS4T, ChS8 , ale i další střídavé elektrické lokomotivy vyráběné českým závodem Škoda Transportation - EKG a TPPL ovládání trakce [2] . Na elektrické lokomotivě VL61 , vytvořené před příchodem EKG, byly použity samostatné stykače.
Na některých elektrických lokomotivách, zejména Sr1 vyrobených v SSSR pro finské železnice , jsou instalovány polořízené usměrňovače sestavené částečně z diod, částečně z tyristorů . [3] Tyristory umožňují díky fázové regulaci řídit TED bez použití kontaktního zařízení.
Pokud jsou všechna ramena měniče sestavena z řízených ventilů, je měnič schopen pracovat obousměrně - jako usměrňovač i jako měnič. Takový měnič se nazývá usměrňovač-střídač (VIP) a používá se jako řídicí jednotka pro trakční motory na elektrických lokomotivách VL80R , VL85, EP1 , E5K . Jejich VIP jsou sestaveny z neuzamykatelných tyristorů , v trakčním režimu motory pracují na sériové buzení , jejich EMF je menší než EMF transformátoru , řídicí impulsy jsou aplikovány na tyristory, takže se otevírají jako diody v běžném můstkovém usměrňovači. Během rekuperace se motory přepínají na nezávislé buzení, což v nich umožňuje získat EMF vyšší než EMF transformátoru a VIP tyristory se otevírají v opačném pořadí (v protifázi) a střídavý proud v sekundárním vinutí transformátor indukuje EMF v primárním (síťovém) vinutí - energie se vrací do sítě [ 4] .
Na strojích se stejnosměrným TED, napájeným stejnosměrnou sítí, je instalován stejnosměrný měnič napětí jednoho nebo druhého obvodu. Obecným principem činnosti většiny z nich je přerušovaný (pulzní) odběr energie ze sítě a vyhlazování vzniklého pulzujícího stejnosměrného proudu, v důsledku čehož je na TED přivedeno napětí menší než síťové napětí. V roli výkonového spínače (přerušovače) lze použít tranzistor včetně IGBT nebo uzamykatelný tyristor (GTO-tyristor) - v tomto případě je zapojení měniče jednoduché, lze použít klasický tyristor - v tomto případě , další tyristorové spínací prvky (diody a kondenzátory ), protože neuzamykatelný tyristor se po otevření nezavře, dokud nezmizí napájecí proud, což se při napájení ze stejnosměrné sítě nestane.
Výkonové měniče na neuzamykatelných tyristorech (Morganovy obvodové měniče) jsou instalovány na tramvajových vozech Tatra T6B5 , českých elektrických lokomotivách řad 162, 163 (Škoda 99E, 71E) [5] a 363 (Škoda 69E).
IGBT - Bipolární tranzistor s izolovaným hradlem. Vývoj začal v 90. letech 20. století a od konce 90. let je široce používán . Implementace rekuperačního brzdění je zjednodušena . Trolejbus nebo tramvaj vybavený modulem IGBT při brzdění (když se pohon přepne do režimu generátoru ) nezahřívá reostat , ale vrací proud zpět do kontaktní sítě.
Dvojitá transformace má za následek dvojnásobnou spotřebu mědi a oceli. V tomto obvodu vytvářejí tranzistorové spínače pouze jeden poloviční cyklus. Tento obvod je obdobou tří půlvlnných usměrňovačů se všemi jejich nedostatky - velký ekvivalentní činný odpor (velká spotřeba mědi), velmi nízký faktor využití celkového výkonu transformátoru (vysoká spotřeba oceli). Jeden třífázový transformátor stejného výkonu má menší hmotnost a rozměry než tři jednofázové. Proto se stejně jako u výkonných usměrňovačů přešlo ve výkonných měničích ( invertorech ) na třífázové měniče podle Larionova schématu, což umožňuje použití spínačů s téměř polovičním výkonem. Převodník podle schématu „tři paralelní plné můstky“ má ještě lepší vlastnosti a umožňuje použití spínačů s téměř polovičním výkonem než v Larionově schématu.
Třífázový měnič podle schématu „tři paralelní plné můstky“ (na dvanácti klávesách) je v mnoha ohledech lepší než střídač podle Larionova schématu („tři paralelní poloviční můstky“ (na šesti klávesách)).
