Устройство и ремонт ВИП 4000М

ТЕМА 5.3А - УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНО-ИНВЕРТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
ВИП4000М ЭЛЕКТРОВОЗОВ ВЛ80Р,ВЛ85,2ЭС5К

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.

У преобразовательной установки остовом служит сварной каркас 4 (рис. 4) из профильной и листовой стали. Расположение элементов на каркасе выполнено с учетом удобства выполнения монтажа и обслуживания при эксплуатации, а также обеспечения эффективного принудительного воздушного охлаждения радиаторов тиристоров.
На лицевой стороне В-ИП расположены плечи 1, 2, 3 и 8 (обозначения плеч даны в соответствии с электрической схемой), на обратной — плечи 4, 5, 6 и 7. Расположение плеч и маркировка тиристоров 7 указаны на табличках, укрепленных на каждой стороне ВИП. Цепи вентилей расположены по горизонтали. По высоте установлено семь тиристоров, что соответствует числу параллельных ветвей тиристоров в одном плече. По горизонтали расположены с одной стороны ВИП 12, а с другой—10 тиристоров. Тиристоры в конструкцию встраиваются блоками, которые содержат по одному или два тиристора.

Рисунок 4 - Выпрямительно-инверторный преобразователь:
1—кассета предварительного каскада БФИ; 2— кассеты выходного каскада БФИ; 3—блок импульсных трансформаторов; 4—каркас; 5—блок БВН; 6 — шина; 7—блок тиристоров; 8 — делитель тока; 9 — изолятор

Панели блоков тиристоров образуют канал охлаждения. Охлаждение воздушное, принудительное. Направление движения воздуха — сверху вниз.
С одной стороны ВИП в средней части расположены блоки индуктивных делителей тока 8 для плеч 1, 2; с обратной стороны— для плеч 5, 6. На торцах ВИП установлены блоки индуктивных делителей тока для плеч 7, 8 и 3, 4.
Элементы блоков БВН размещены на панелях: внутри ВИП с одной стороны — для плеч 4 и 6, с другой стороны — для плеч 5 и 7. Снаружи ВИП на его торцах расположены БВН (блок 5) для плеч 1, 2, 3 и 8. Устройства выравнивания напряжения каждого плеча расположены на отдельных панелях.
Система блоков формирования импульсов 1 и 2 и блока защиты от снижения питающего напряжения размещена в верхней части ВИП. Там же расположены и панели зажимов для подключения сигнализации при пробое вентилей и для подключения системы управления электровоза (от БУВИП) к формирователям импульсов ВИП. В нижней части каркаса имеются болты для заземления.

ВИП 4000

Рисунок 5 – Общий вид ВИП

Надежная работа ВИП обеспечивается при нормально действующей принудительной вентиляции, наличии защиты от коротких замыканий, перегрузок по току, системы сигнализации о пробое тиристоров, защиты от прекращения потока воздуха, защиты от перенапряжений, датчиков слежения за углом коммутации в аппаратуре управления.
В комплект поставки на одну секцию электровоза входят два ВИП и один блок конденсаторов, которые используют в фильтре источника питания для системы блоков формирования импульсов. Блок конденсаторов состоит из 10 отдельных блоков, в каждый из которых в свою очередь входят 80 конденсаторов, укрепленных на алюминиевой панели. Каждый блок имеет выходные шпильки «+» и «—». Одноименные шпильки объединены шинками.
На электровозах ВЛ80 установлены ВИП 2 – 2200М; на электровозах ВЛ85 и 2ЭС5К установки ВИП-4000М-УХЛ2.