Ремонт выпрямительной установки электровоза вл80с

ТЕМА 5.3 УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ВУК 4000Т-02

Введение. Общие сведения о выпрямительных установках

Преобразовательные установки предназначаются для преобразования электрического тока из переменного в постоянный (выпрямители), из постоянного в переменный (инверторы), из переменного одной частоты в переменный другой частоты (преобразователи частоты). Процесс преобразования может происходить одновременно с регулированием напряжения. На электровозах переменного тока нашли широкое применение выпрямители, а в последнее время благодаря широкому распространению управляемых полупроводниковых вентилей применяются управляемые выпрямители, т. е. выпрямители с регулированием напряжения и инверторы (электровоз ВЛ80р), также с регулированием режима рекуперативного торможения.
Необходимость в преобразователях на электроподвижном составе переменного тока обусловлена, прежде всего, применением тяговых двигателей постоянного тока, в то время как в контактной сети переменное напряжение 25 кВ частотой 50 Гц. Поэтому на электровозах устанавливают оборудование, которое в тяговом режиме снижает это напряжение до уровня, допустимого для тяговых двигателей, преобразует переменный ток в постоянный и регулирует напряжение. Понижение напряжения осуществляется трансформатором и автотрансформатором, преобразование переменного тока в постоянный — выпрямителем. Регулирование напряжения может выполняться различными способами. При наличии в выпрямителях управляемых вентилей регулирование напряжения может осуществляться выпрямителями.
Выпрямительные установки с неуправляемыми вентилями установлены на всех электровозах переменного тока, кроме ВЛ80р. Выпрямительные установки, в которых применены управляемые вентили — тиристоры, используются на электровозах ВЛ80т и ЧС4Т для регулирования режима реостатного торможения путем изменения тока возбуждения тяговых двигателей в зависимости от необходимой силы торможения, скорости и других факторов.
На электровозе ВЛ80р выпрямительно-инверторные преобразователи выполнены на управляемых вентилях. Они в режиме тяги выполняют роль управляемых выпрямителей, а в режиме рекуперативного торможения — управляемых инверторов.
Основным элементом всех преобразователей является вентиль. При прохождении через вентиль тока часть энергии теряется — выделяется в виде тепла. Современные преобразовательные установки работают сравнительно с небольшими потерями энергии — не более 2%. Однако если не предусмотреть принудительного охлаждения — вентиляции, то эти потери могут привести к недопустимому нагреву оборудования, в первую очередь самих вентилей. Поэтому вентили монтируют в специальных охладителях — радиаторах с развитой поверхностью в виде ребер, а преобразователи оборудуют системой принудительного охлаждения потоком воздуха.
Для преобразователей большой мощности требуются десятки, а иногда сотни вентилей. Ток и напряжение должны равномерно распределяться между всеми вентилями. Поэтому в преобразователях используют устройства, выравнивающие ток и напряжение между вентилями. Наконец, преобразователи с управляемыми вентилями оборудуют системой, обеспечивающей подачу открывающих импульсов на управляющие электроды тиристоров, системами защиты и сигнализации: Все перечисленные устройства в комплексе составляют преобразовательную установку.

Краткая характеристика выпрямительной установки ВУК-4000Т-02

Назначение. Выпрямительная установка ВУК-4000Т-02 предназначена для выпрямления переменного тока в постоянный для питания тяговых двигателей.
Конструкция. Конструктивно каждая выпрямительная установка выполнена в виде двух блоков — шкафов прямо­угольной формы, основу которых составляет сварной металлический каркас 1 (рис. 1). Поскольку каждый вентиль 3 с радиатором 4 должен быть изолирован от соседних вентилей, радиаторы укреплены на изоляционных шпильках 6 и между ними проложены изоляционные прокладки. Шины 2, которыми выпрямительные установки подсоединены к цепям трансформатора и двигателей, установлены на изоляторах 5. Вентили одного плеча расположены с одной стороны, а вентили другого плеча — с другой. В каждую из 12 параллельных ветвей плеча входят четыре вентиля, расположенных друг под другом. Радиаторы охлаждаются потоком воздуха, направленного от вентилятора через переключающее устройство сверху вниз. Корпуса вентилей со стороны гибкого вывода охлаждаются благодаря естественной циркуляции воздуха. На каждой секции электровоза установлены четыре блока выпрямительных установок ВУК-4000Т-02.

Рисунок 1 – Общий вид выпрямительной установки ВУК-4000Т-02

Рисунок 2 – Фото выпрямительной установки

В каждом блоке размещено по шесть диодов с охладителями. Установка укомплектована диодами ВЛ200-8 не ниже 8-го класса. Для удобства замены диодов в эксплуатации они по значению прямого падения напряжения разбиты на две подгруппы, каждая из которых имеет следующую маркировку:

• подгруппа I (0,52; .0,53; 0,54 В) — цвет черный;
• подгруппа II (0,55; 0,56; 0,57; 0,58 В) — цвет белый.

Одна выпрямительная установка содержит 192 диода.
Плечо моста содержит 4 последовательно и 12 параллельно соединенных диодов (рис.3).

Рисунок 3 – Схема соединений

Цифра 200 в обозначении диода указывает значение номинального прямого тока диода (200 А); класс диода характеризует значение обратного напряже­ния или напряжение лавинообразования; 8-й класс — не менее 869В.
Основой кремниевого выпрямительного диода (рис. 4) служит тонкая круглая пластинка из сверхчистого монокристаллического кремния, обладающего электронной проводимостью. В качестве электродов выпрямительного элемента в кремниевых диодах использованы никелированные вольфрамовые диски, припаиваемые с двух сторон к кремниевой пластинке и защищающие ее от механических повреждений. Для повышения надежности работы диода в обратном направлении боковую поверхность кремниевой пластинки стачивают на конус.

Рисунок 4 — Конструкция кремниевого диода

Выпрямительный элемент 2 припаян к массивному медному основанию 1, представляющему собой короткий болт с шестигранной головкой, на торце которой имеется цилиндрическое углубление для выпрямительного элемента. Нарезка на стержне болта служит для ввинчивания в тело охладителя 8, способствующего лучшему отводу тепла от диода. Сверху в основание завальцован стальной цилиндрический кожух 4, защищающий выпрямительный элемент от воздействия окружающей среды. К верхнему электроду элемента припаян гибкий провод 3, выходящий наружу сквозь изолирующую втулку 5 из свинцового стекла, укрепленную в верхней части кожуха. Наружный конец гибкого провода верхнего вывода 6, являющегося одним из электродов диода, снабжен стандартным наконеч­ником 7 для включения диода в цепь.

Фрагмент работы с оформлением в формате PDF можно посмотреть ЗДЕСЬ

В комплект входит чертеж выпрямительной установки ВУК4000Т-02 на формате А1 в программе «Компас» (формат CDW)

Источник

Ремонт выпрямительной установки электровоза вл80с

Устройство. Выпрямительная установка выполнена по мостовой схеме и обеспечивает питание двух параллельно соединенных тяговых двигателей в одной тележке. Конструктивно выпрямительная установка выполнена в виде двух прямоугольных шкафов (рис. 4.3), в каждом из которых находятся диоды двух плеч моста.

Каждое плечо выпрямительной установки ВУК-4000Т-02 (рис. 4.4, а) состоит из 48 вентилей типа BЛ-200-8 (не ниже восьмого класса), включенных в 12 параллельных ветвей по 4 последовательно соединенных вентиля в каждой цепи.

Все 4 плеча выпрямительной установки разделены на два блока, по два плеча в каждом. Например, для выпрямительной установки 61 два диодных плеча объединены в одном шкафу (блок 61-1), а два других диодных плеча находятся в другом шкафу (блок 61-2).

На боковой стенке шкафа выпрямительной установки укреплены изолированно друг от друга 96 вентилей двух плеч (12 рядов по

8 вентилей в каждом ряду), на боковой стенке другого шкафа аналогично расположены 96 вентилей двух других плеч. Радиаторы вентилей собраны на шпильках, которые для изоляции пропущены через бакелитовые трубки. Все радиаторы вентилей изолированы друг от друга текстолитовыми прокладками.

Вентили с шунтами расположены снаружи шкафа, а их радиаторы находятся внутри шкафа с зазором 40+50 мм от радиаторов вентилей другого плеча на противоположной стенке шкафа.

Радиаторы вентилей выпрямительных установок обдуваются воздухом сверху вниз со скоростью не менее 10 м/с от двух центробежных вентиляторов, расположенных на одном валу асинхронного двигателя МВЗ или МВ4, установленных сверху над блоками выпрямительных установок 61 и 62 соответственно.

Выпрямительная установка типа ВОППД-3,15к-1,4к-02, укомплектованная диодами с улучшенными параметрами типа ДЛ153-1250-24, конструктивно выполнена аналогично выпрямительной установке ВУК-4000Т-02, но имеет меньшее количество вентилей. Каждое плечо этой выпрямительной установки (рис. 4.4, б) состоит из 6 вентилей, включенных в три параллельные цепи по 2 последовательно соединенных вентиля в каждой.

Примечание. Для плавного регулирования тока в обмотках возбуждения ТЭД при реостатном торможении используется выпрямительная установка возбуждения (ВУВ), собранная на тиристорах. Конструкция и работа в схеме этой выпрямительной установки в данном учебном пособии не рассматривается.

Рис. 4.3. Блок выпрямительной установки ВУК-4000Т-02: 1 — металлический каркас; 2 — шины; 3 — вентиль; 4 — радиатор вентиля; 5 — изоляторы; 6 — изоляционные шпильки

Рис. 4.4. Схема соединения диодов в диодном плече выпрямительной установки ВУК-4000Т (а) и ВОППД-3,15к-1,4к (б)

Источник

Выпрямительная установка

Выпрямление переменного тока в постоянный для питания цепей тяговых двигателей на электровозе ВЛ80К выполняют выпрямительными установками ВУК-4000Л. Технические данные установки следующие:

Номинальное значение выпрямленного тока (среднее) 3200 А Номинальное значение выпрямленного напряжения 1350 В (среднее)

Номинальное напряжение относительно корпуса (эф- 1500 » фективное)

Максимальный допустимый нарастающий ток перегруз- 18 кА ки в течение 0,05 с

Время перегрузки при 80 кА, не более 0,02 с

Продолжительное допустимое обратное напряжение на 2450 В вентили плеча (амплитудное значение)

Максимально допустимое кратковременное обратное 5500 » напряжение плеча (амплитудное значение)

Частота питающей сети 50 Гц

К п д., не менее 98% Масса, не более 750 кг

Сопротивление изоляции в холодном состоянии между 30 МОм токоведущими частями и корпусом, не менее

Испытательное напряжение переменного тока часто- 5000 В той 50 Гц изоляции токоведуших частей относительно корпуса, а также между плечами моста в течение 1 мин

Конструкция. Одна выпрямительная установка (ВУ) представляет собой выпрямительный мост, обеспечивающий питаниие двух параллельно соединенных двигателей. Конструктивно ВУ выполнена в виде шкафа прямоугольной формы и может работать только с принудительным воздушным охлаждением. Скорость потока охлаждающего воздуха между ребрами охладителей в их средней части должна быть не менее 10 м/с. Температура воздуха на выходе ВУ относительно температуры воздуха на входе не должна бьпь выше чем на 10°С. На электровозе выпрямительные установки охлаждаются специальными вентиляторами. При неисправной системе охлаждения ВУ работать не может.

Установка ВУК-4000Л укомплектована вентилями ВЛ-200-8 на ниже 8-го класса двух подгрупп со следующей маркировкой прямого падения напряжения:

подгруппа I (0,52; 0,53; 0,54 В) — цвет черный;

подгруппа II (0,55; 0,56; 0,57; 0,58 В) — цвет белый.

Цифра 200 в обозначении вентиля указывает значение номн« пального прямого тока вентиля (200 А). Класс вентиля характеризует значение обратного напряжения или напряжения лавинооб-разования; 8-й класс — не менее 860 В

Основой кремниевого выпрямительного элемента (рис. 27) служит тонкая круглая пластинка из сверхчистого монокристаллического кремния, обладающего электронной проводимостью В качестве электродов выпрямительного элемента в кремниевых вентилях использованы никелированные вольфрамовые диски, припаиваемые с двух сторон к кремниевой пластинке и защищающие ее от механических повреждений.

С целью повышения надежности работы вентилей в обратном направлении боковую поверхность кремниевой пластинки стачивают на конус.

Выпрямительный элемент 2 припаян к массивному медному основанию 1, представляющему собой короткий болт с шестигранной головкой, на торце которой имеется цилиндрическое углубление для выпрямительного элемента. Нарезка на стержне болта служит для ввинчивания в тело радиатора 8, способствующего лучшему отводу тепла от вентиля. Сверху в основание завальцован стальной цилиндрический кожух 4, защищающий выпрямительный элемент от воздействия окружающей среды. К верхнему электроду элемента припаян гибкий провод 3, выходящий наружу сквозь изолирующую втулку 5 из свинцового стекла, укрепленную в верхней части кожуха. Наружный конец гибкого провода верхнего вывода 6, являющегося одним из электродов вентиля, снабжен стандартным наконечником 7 для включения вентиля в цепь.

Одна выпрямительная установка ВУК-4000/1 содержит в себе 192 вентиля (по 48 вентилей на каждое плечо). Плечо (рис. 28) состоит из 12 параллельных ветвей по четыре последовательно включенных вентиля в каждом. Число параллельных цепей обусловлено значением выпрямленного тока, число последовательно включенных вентилей — значением обратного напряжения.

Уход в эксплуатации. В период эксплуатации необходимо выполнять следующие мероприятия:

при каждом техническом обслуживании ТО-3 электровозов очищать элементы ВУ от пыли и грязи, проверять качество разъемных соединений и паек;

при текущих ремонтах ТР-1 и ТР-2 электровоза выполнять работы, предусмотренные в предыдущем пункте, а также прозерять целостность вентилей с помощью прибора поиска неисправных вентилей ППНВ-1;

перед каждой поездкой проверять исправность системы воздушного охлаждения (вентиляторы, воздухопроводы, контакторы мотор-вентиляторов) .

В случае отключения ГВ из-за срабатывания защиты ВУ необходимо перед повторным включением определить причину, вызвавшую срабатывание защиты, устранить неисправность и только после этого включить ВУ под напряжение и нагрузку. В частности, если аварийное отключение произошло в результате короткого замыкания, необходимо проверить целостность вентилей.

Сопротивление изоляции токоведущих частей относительно корпуса измерять мегомметром напряжением 2,5 кВ. Испытание электрической прочности изоляции следует проводить от источника переменного тока частотой 50 Гц и мощностью не менее 0,5 кВт. Перед испытанием вентили закоротить. Испытание начинать с напряжения, не превышающего 1400 В и поднимать его до 4100 В за время не менее 10 с Полное испытательное напряжение держать в течение I мин, после чего плавно снизить его до 1400 В и отключить питание.

Возможные неисправности. При пробое вентилей необходимо вести электровоз на низших позициях (ниже 25-й), а в условиях депо проверить целостность всех вентилей. Поиск вышедшего из строя вентиля ВУ без разбора цепей ВУ при отключенной цепи со стороны ее входа и выхода осуществляют прибором ППНВ-1. При подсоединении прибора к ряду, в котором имеется прибитый вентиль, на нем загорается сигнальная лампочка.

Затем проверяют все вентили этого ряда искателем. Пробитый вентиль определяют по шуму в наушниках; на каждом электровозе имеется такой прибор и инструкция по его эксплуатации.

В каждое плечо ВУ при замене следует устанавливать вентили той же подгруппы.

Значения прямых падений напряжений снятых и установленных вентилей следует вносить в ведомость замены (ведомость замены входит в комплект сопроводительной документации на выпрямительную установку).

При проверке выпрямительной установки после проведения текущего ремонта ТР-2 необходимо соблюдать следующее: сумма прямых падений напряжения во всех вентилях горизонтальной ветви со вновь установленными вентилями может отличаться от соответствующих сумм для других ветвей не более чем на 0,03-0,04 В.

Источник