Sistema de control de pulsos de tiristores ( abreviado TISU ) - un complejo de equipos electrónicos y electromecánicos para controlar varias cargas eléctricas en sistemas con una fuente de corriente continua no regulada ( motores de tracción (TD) de locomotoras eléctricas , locomotoras diesel , MVPS , barcos a motor , nucleares - barcos motorizados , material rodante de tranvías y trolebuses , etc.) [1] .
El problema de las pérdidas de energía en los reóstatos de arranque en los sistemas de control de motores de tracción se volvió relevante ya en las primeras décadas del siglo XX. Al mismo tiempo, el método de regulación de ancho de pulso comenzó a usarse en ingeniería de radio . La idea de aplicar el control de corriente de ancho de pulso de un motor de tracción en material rodante fue considerada por ingenieros incluso antes de la Segunda Guerra Mundial. Dicho trabajo se llevó a cabo en los EE. UU. ( General Electric ), Alemania (Siemens) y en la URSS. Se crearon reguladores de pulsos de megavatios de potencia basados en tiratrones . Sin embargo, era imposible considerarlos ni siquiera como prototipos de sistemas de control reales para motores de tracción. Estos dispositivos eran complejos, caros (de hecho, estaban en el límite de la electrónica de potencia de aquellos años), pero al mismo tiempo eran poco fiables y perjudiciales para el medio ambiente en su funcionamiento (especialmente si se utilizaban válvulas de mercurio ).
La idea del control de pulsos se retomó después de la Segunda Guerra Mundial a fines de la década de 1940, cuando se crearon nuevos tipos de tiratrones (tacitrones) más confiables que podían funcionar con corrientes altas, pero la temprana invención de los tiristores y su rápida mejora hicieron es posible abandonar los dispositivos de descarga de gas. A fines de la década de 1950, se crearon los tiristores en los EE. UU., cuyas características permitieron su uso en tranvías, trolebuses, trenes subterráneos y, un poco más tarde, en locomotoras eléctricas. Al principio, los reguladores de tiristores eran muy caros y no eran muy utilizados por las empresas ferroviarias, pero el rápido desarrollo de la electrónica de semiconductores en las décadas de 1960 y 1970 permitió reducir significativamente el precio de los nuevos dispositivos y dotarlos de nuevas funciones (protección contra el boxeo). (ruedas girando a lo largo del riel en caso de pérdida de embrague)[ aclarar ] recuperación de energía en todo el rango de velocidad). Por lo tanto, desde la década de 1970, TISU ha comenzado a reemplazar a RKSU en el material rodante estadounidense, europeo y japonés. En la URSS, no fue posible crear su propio sistema TISU confiable; sin embargo, TISU ya se usaba en el material rodante suministrado a la URSS desde Checoslovaquia. Solo a fines de la década de 1980 comenzó a instalarse el primer sistema satisfactoriamente funcional en los trolebuses ZiU-10 . Para los metros, fue posible crear TISU solo a mediados de la década de 1990 y solo con el uso de componentes extranjeros. Para las locomotoras eléctricas, no fue posible crear su propio TISU ni en la URSS ni más tarde en Rusia. Las locomotoras eléctricas rusas modernas ya están equipadas con la próxima generación de reguladores: los de pulso de transistor.
El proceso de regulación de pulsos de un circuito DC se reduce a una interrupción periódica de la corriente en una de las ramas del circuito mediante una llave. En la práctica, se utilizan tres esquemas de cambio de clave (que se muestran en la figura).
En el primero de ellos (Figura 1a), el chopper IP está conectado entre la carga H y la fuente de voltaje U, y en ocasiones puede ser derivado por la resistencia Rsh. La carga H en el caso general contiene componentes activos R y L inductivos, así como EMF de retorno E. Cuando L>0, siempre se utiliza derivación con una válvula VD1 [2] . En la segunda opción (Figura 1b), el interruptor IP y el diodo VD1 se intercambian; dicho esquema se usa para transferir energía de la fuente EMF E a la fuente U, es decir, durante el frenado regenerativo de los motores. Para implementar el frenado regenerativo-reostático o reostático, también se introducen resistencias en este circuito. Si en lugar de la fuente U encendemos el condensador C, obtenemos un circuito convertidor con un aumento de voltaje mientras lo suaviza, que se usa cuando se alimentan cargas de alto voltaje desde fuentes de corriente continua de bajo voltaje. La tercera opción (Figura 1c) involucra la regulación de la corriente en la carga H, alimentada por la fuente de corriente I. En este caso, la carga con L>0 es desviada por la resistencia Rsh, lo que le permite ajustar su corriente.
Funcionalmente, TISU consiste en un generador de pulsos ; controlador que controla los parámetros de la secuencia de pulsos generados en función de los requerimientos del personal operativo, características de la carga y dispositivos electromecánicos de seguridad ( contactores , relés de protección). Dado que el generador de pulsos junto con el controlador emiten señales de control de baja potencia, se utilizan tiristores de alta corriente para cambiar la corriente en los circuitos de alimentación , razón por la cual todo el sistema recibió su nombre.
Por ejemplo, TISU, diseñado para controlar la velocidad y el par del motor de tracción, si es necesario aumentar la velocidad o el par, aumenta la frecuencia y los pulsos de corriente a largo plazo a través de la carga, aumentando así la corriente media a través del motor. Si es necesario reducir la velocidad o el par desarrollado, entonces el TISU genera pulsos más raros y más cortos en su secuencia de tiempo, proporcionando una disminución en la corriente promedio que pasa por los devanados del motor.
El convertidor de tiristores ( inversor ), que se muestra en la Figura 2, está hecho en seis tiristores según el esquema Larionov . Dependiendo del tipo de conexión de los devanados del motor de tracción (estrella o triángulo), el convertidor según el esquema de Larionov tiene características significativamente diferentes. Algunas características ("capacidad de supervivencia" en caso de falla de varios tiristores) de los convertidores en doce tiristores, hechos de acuerdo con el esquema de "tres puentes paralelos", son mejores que las de los convertidores según el esquema de Larionov.
En los primeros modelos de TISU, el generador de impulsos y el controlador se fabricaban de forma analógica (en elementos discretos o con un uso limitado de circuitos lógicos con un bajo grado de integración), posteriormente, el desarrollo posterior de la electrónica hizo posible el uso más flexible Microcircuitos digitales programables en la unidad de control TISU .
La ventaja de TISU sobre modelos anteriores de sistemas de control de corriente ( reóstato-contactor directo , indirecto ) en el material rodante TD es la ausencia de pérdidas térmicas en las resistencias de arranque y, en consecuencia, una mayor eficiencia . Además, debido al aumento continuo de la corriente en los devanados del TD, TISU le permite lograr una aceleración suave del vehículo sin tirones ni golpes, la ausencia de dispositivos de conmutación electromecánicos complejos, lo que aumenta la confiabilidad.
La desventaja de TISU es su mayor complejidad en comparación con sus contrapartes electromecánicas, lo que requiere un mayor nivel de personal de mantenimiento para diagnóstico y reparación. A diferencia de los sistemas de control directo y, en menor medida, indirecto reóstato-contactor, TISU prácticamente no se repara en un depósito, ya que requiere un montaje de radio, y no un taller mecánico y eléctrico como es habitual en las empresas de transporte, lo que dificultaba su funcionamiento. Introducción en la URSS .
En comparación con los sistemas de control de pulsos posteriores para TED: controladores de pulso de transistor de motores de CC o convertidores de frecuencia de motores asíncronos, TISU se caracteriza por una mayor complejidad del circuito, menor eficiencia , por regla general, grandes dimensiones y peso. Las desventajas de los tiristores también incluyen la imposibilidad de su bloqueo forzado, lo que prácticamente excluye la posibilidad de construir sistemas de protección de circuitos contra cortocircuitos en el circuito del motor de tracción o en el propio controlador de tiristores, así como la baja frecuencia de operación (cientos de hercios), lo que provoca la vibración de los devanados del TED y un zumbido característico durante el arranque y el frenado.
A partir de la segunda mitad de la década de 2010, TISU se considera obsoleto.
Entre los modelos de material rodante de tranvías, TISU de producción nacional se utilizó en autos experimentales individuales KTM-5 T, 71-608 y 71-619 T, RVZ-7 de pequeña escala , LVS-86 T y LVS-86 M, 71 -605RM. Desde 1987, los tranvías checos importados TATRA-T6V5 con TISU se han generalizado bastante en la URSS . Sobre esta base, la empresa " Yuzhmash " de Dnepropetrovsk y la UZTM de Sverdlovsk crearon posteriormente sus propios modelos de tranvías con TISU, y en Bielorrusia, TISU se utiliza en los automóviles AKSM-1M , AKSM-60102 y AKSM-743 . Desde finales de la década de 1980 la planta que lleva el nombre de Uritsky en la ciudad de Engels , región de Saratov , lanzó la producción en serie de trolebuses articulados ZiU-683 (ZiU-10) (más tarde - ZiU-6205 ) con TISU basado en el regulador RT-300 / 700B2M. En San Petersburgo, en 1996, se equipó un vehículo ZiU-682 V00 No. 1639 con un MERA-2 TISU durante una revisión general. En el metro , no ha recibido mucha distribución. Las pruebas de autos del tipo "I" terminaron sin éxito y el proyecto se cerró. En 1991, se repitió un intento de introducir TISU en los vagones del metro usando el ejemplo de los vagones 81-718/719 con el apodo popular "TISU", así como el 81-720/721 "Yauza" . "Yauza" resultó ser un proyecto poco prometedor, pero los autos de esta serie se pusieron en funcionamiento. "Tisu" no fue aceptado por el metro de Moscú debido a su "humedad" y posteriormente se puso en funcionamiento en Kharkov y Tashkent .
1. OJSC "Planta de aparatos eléctricos de Zaporozhye", Zaporozhye
Aproximadamente, en 1978 desarrolló, y para 1986 comenzó la producción en serie del regulador de tiristores RT-300/700, utilizado por primera vez por la planta Dynamo como parte de un conjunto de equipos eléctricos KI-3001 ("DINAS-211" ) para trolebuses ZiU-683B00. La planta también desarrolló y fabricó reguladores de tiristores del tipo RT-300/700 para equipos eléctricos de los trolebuses ZiU-6205, ZiU-52642, ZiU-62052.02, RT-300/300A para vagones de metro de la serie 81-718/719 "TISU " , 81-720/721 "Yauza" , 81-740/741 "Rusich" y similares.
2. OJSC "Planta" Radiopribor "", San Petersburgo
3. CKD, Praga, Checoslovaquia.
| Sistemas de control para motores de tracción de transporte ferroviario, metro y UET | |
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