Конструкция силовых тиристоров

 

Тиристоры штыревой конструкции (рис. 8.13) имеют герметичный корпус и три вывода. Основу конструкции составляет монокристаллическая кремниевая пластина со структурой p - n - p - n, являющаяся выпрямительным элементом.

 

К выпрямительному элементу с обеих сторон припаивают термокомпенсирующие вольфрамовые пластины.

Выпрямительный элемент укреплен на медном основании.

Это основание является анодом тиристора, выполнено в виде шестигранника и имеет шпильку с резьбой для вворачивания тиристора в охладитель.

Катодом является гибкий медный вывод, соединенный через втулку с силовым выводом.

Медный вывод припаян к вольфрамовой пластине.

Выводом управляющего электрода служит медный провод небольшого сечения, который припаивают к отдельной термокомпенсирующей пластине, соединенной с соответствующей областью выпрямительного элемента.

Вывод управляющего электрода изолирован от корпуса и силового вывода стеклянным изолятором.

Стабилитроны

Кремниевые вентили, выполненные так, что при некотором обратном напряжении Uст наступает электрический пробой их электронно-дырочного перехода, называют стабилитронами.

В момент пробоя вентиль пропускает большой обратный ток, причем напряжение на вентиле практически не меняется, что позволяет использовать вентиль для стабилизации напряжения.

Пробой обычных вентилей (диодов) вызывает выход их из строя.

Для стабилитронов режим пробоя является нормальным рабочим режимом.

Изменяя параметры технологического процесса (температуру, содержание примеси в полупроводнике и т.п.), получают стабилитроны с различными напряжениями стабилизации.

Стабилитрон Ст включают параллельно нагрузке Rн, на зажимах которой требуется поддерживать стабильное напряжение.

Для ограничения тока, проходящего через стабилитрон, устанавливают резистор Rогр.

При увеличении входного напряжения Uвх увеличивается ток I ст, проходящий через стабилитрон, общий ток I в цепи и падение напряжения на резисторе R огр. 

Напряжение U вых на стабилитроне и нагрузке остается почти неизменным.

При изменении сопротивления нагрузки Rн ток I перераспределяется между нагрузкой и стабилитроном, а напряжение Uвых не изменяется.

При необходимости увеличения напряжения стабилизации включают последовательно несколько стабилитронов.

Напряжение стабилизации возрастает с увеличением температуры.

Для компенсации температурного влияния последовательно со стабилитроном включают термистор Rт с нелинейным сопротивлением, значение которого уменьшается с ростом температуры.

Стабилитроны используют также в качестве датчиков напряжения. Если напряжение Uвх возрастает свыше определенного уровня, стабилитрон Ст пробивается и через включенный последовательно с ним прибор П начинает проходить ток I.

 

 

Электрические аппараты и приборы

 

Аппараты силовой цепи

Электрическим аппаратом называют устройство, служащее для включения, выключения или регулирования тока в электрических цепях электропоезда.

Аппараты электропоезда должны быть прочными, малочувствительными к резким температурным изменениям, защищенными от попадания грязи, простыми по конструкции.

В зависимости от назначения аппараты подразделяют на аппараты силовых цепей, включаемые в цепи тяговых двигателей, аппараты вспомогательных цепей, аппараты низковольтных цепей управления и измерительные приборы.

Электропневматический привод применяют в тех аппаратах, где требуется большое усилие для перемещения подвижных частей или большое нажатие контактов.

Этот привод позволяет получить значительные усилия при небольших размерах.

Электромагнитный привод применяют тогда, когда не требуется больших усилий для приведения в действие аппарата, а также когда необходимо использование аппарата при отсутствии воздуха на электропоезде, например для аппаратов, управляющих работой вспомогательных машин.

Понятие о контакте

Замыкание какой либо электрической цепи обычно осуществляется соприкосновением двух токопроводящих элементов.

Место соприкосновения, называемое электрическим контактом, всегда обладает повышенным сопротивлением по сравнению с сопротивлением самих элементов.

Сопротивление контакта зависит от величины поверхности сопротивления, нажатия на эти поверхности и от материала, из которого они изготовлены.

Электрическое сопротивление контакта в значительной степени зависит от нажатия соприкасающихся поверхностей. Чем больше нажатие, тем меньше сопротивление контакта.

 

Дугогашение

 

Гашение дуги постоянного тока достигается за счет увеличения ее длины и охлаждения; с этой целью применяют выдувание дуги электромагнитным способом.

Этот  принцип основан на законе взаимодействия проводника, по которому проходит ток, с магнитным полем.

В зоне горения электрической дуги специально создают магнитное поле, силовые линии которого пересекают дугу.

Сама дуга представляет в этот момент проводник с током, который взаимодействует с магнитным потоком.

Возникающие при этом электромагнитные силы стремятся вытолкнуть дугу из магнитного потока.

Направление магнитного потока выбирается таким, чтобы выталкивание дуги происходило в наружную сторону от аппарата.

При этом дуга направляется стенками дугогасительной камеры, которые ограничивают зону ионизации воздуха и охлаждают дугу.

Разрыв дуги произойдет тогда, когда напряжение, приходящееся на единицу ее длины, станет меньше критического.

 

ТОКОПРИЁМНИК ТЛ-13У

 

Токоприемником называется аппарат, с помощью которого осущест­вляется передача электрической энергии от контактного провода к электрооборудованию электропоезда.

Рис.304.

 

 Токоприемник ТЛ-13У-01:

1 – нижняя рама; 2 – верхняя рама; 3 – вал; 4 – изолятор; 5 – кронштейн; 6 – основание; 7 – упор; 8 – полоз; 9 – каретка; 10 – поднимающая пружина; 11 – пневматический привод

Токоприемник состоит из следующих узлов:

- основание, выполненное из стального швеллера;

- подвижной системы, состоящей из нижней и верхней трубча­тых рам шарнирно соединенных между собой; 

- контактной системы, состоящей из кареток и лыжис угольными вставками;

- механизма подъема и опускания, состоящего из подъемных пружин и пневматического привода со встроен­ными в него опускающими пружинами.

 

РАБОТА ТОКОПРИЁМНИКА

ПОДЪЁМ осуществляется с помощью подъемных пружин при введении в цилиндр привода сжатого воздуха.

Подъёмные пружины,   максимально растянутые, получают возможность сократиться и тем самым осуществить поворот главных валов, соединённых между собой тягами. В результате чего производится подъем нижней и верхней рам и лыжа прижимается к контактному проводу.

ОПУСКАНИЕ: происходит выпуск сжатого воздуха из цилиндра привода, в результате чего опускающая пружина, разжимаясь, не только компенсирует действие подъемных пружин, но и поворачивает главные валы, тем самым, возвращая подвижную систему в начальное положение (токоприемник опущен). Опускающее усилие выбрано с учетом сил трения в цилиндре и шарнирах.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:

Нажатие на контактный провод в диапазоне рабочей высоты:

- при подъеме …………………не менее 6 кгс

- при опускании……………….не более 9 кгс

Разница между наибольшим и наименьшим нажатием приодностороннем

движении токоприёмника………………не более 1кгс

Разница между характеристиками при подъёме

и опускании……………………………….не более 2 кгс

 

Длительно допустимый ток

- при движении……………….500 А

- при стоянке …………………50 А

Номинальное давление воздуха…………….5 кгс/см ²

Минимальное давление воздуха…………. 3,5 кгс/см ²

Время подъёма………………………………….... 7-10 сек

Время опускания……………………………..... 3,5-6 сек

Полный ход каретки………………………………...50 мм

Величина поворота полоза вокруг оси не менее…. 30°.

Проверка горизонтальности полоза производится установкой на середину линейки, длиной 1000 мм с уровнем разности высот по концам линейки не должна быть более 20 мм (в эксплуатации).

Угольные вставки подлежат замене по износу, когда до стального корпуса остаётся 2-3 мм.

Образующиеся на угольных вставках трещины и сколы не являются браковочными, если количество трещин не превышает 1 на одну вставку и при этом крепление вставок не ослабляется; скол вставки не превышает 50% её ширины и 20% высоты.

РЕОСТАТНЫЙ КОНТРОЛЛЕР

Рис.305

Рис.306

Реостатный контроллер 1 КС-009 служит для автоматического вы­вода (под контролем БРУ) пуско-тормозных резисторов в цепи тяговых двигателей.

Рис.307

 

Основными частями РК являются:

Каркас, состоящий из двух продольных угольников и трех поперечных рам;

На двух крайних попе­речных рамах установлены еще две поперечные рамы (второй этаж);

Кулачковый вал с кулачковыми шайбами для силовых контакторов;

Кулач­ковый вал с кулачковыми шайбами для низковольтных контакторов.

Силовые контакторы КЭ-4Д установлены на текстолитовых или де­ревянных рейках (17 штук).

Силовой контактор КР-9А (с дугогашением).

Низковольтные контакторы КЭ-42 установлены на стальной рейке (13 шт.).

Два механических фиксатора.

 Электропневматический привод Решетова.

Кулачковый вал с кулачковыми шайбами для силовых контакторов, кулачковый вал для низковольтных контакторов вращаются в подшипниках, установленных в поперечных рамах.

В средней раме для уменьшения прогиба кулачковый вал поддерживается тремя роликами.

На конце вала закреплена текстолитовая шестерня для передачи вращения на кулачковый вал управления. На данном валу насажена такая же текстолитовая шестерня.

 

Рис.308.

 

Привод Решетова имеет цилиндр, в котором находятся два поршня с общим штоком.

На штоке имеются два ролика, которые воздействуют на звезду, вращая её, а она вращает валик с зубчатой шестерней.

Шестерня в свою очередь вращает зубчатое колесо, закреплённое на кулачковом валу.

Поршни перемещаются благодаря поочерёдному впуску воздуха вентилями в цилиндр. За одну позицию трёхлучевая звезда поворачивается на 60°, а кулачковый вал на 18°.

РК имеет 20 позиций и за эти двадцать позиций кулачковый вал поворачивается на один оборот (360°) и всё время в одну сторону.

Для чёткой работы установлены два механических фиксатора, которые устраняют возможность проскакивания позиций.

Вращение вала с 1 по 20 позицию происходит за 7-9 сек.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:

Номинальное напряжение силовой цепи………3000В

Номинальное напряжение цепи управления ….110В

Диаметр цилиндра………………………………....58 мм

Ход поршня……………………………………….......56 мм

Давление воздуха…………………………….….5 кгс/см²

Раствор силовых контактов…………………..8-12 мм

Раствор блокировочных контактов….не менее 4 мм

Масса ………………………………………………….106 кг

 

 

Рис.309

 

Рис.310.

Рис.311