Тиристорно-импульсная система управления

Тири́сторно-и́мпульсная систе́ма управле́ния (сокр. ТИСУ) — комплекс электронного и электромеханического оборудования для управления различными электрическими нагрузками в системах, имеющих нерегулируемый источник постоянного тока (тяговые двигатели (ТД) электровозов, тепловозов, МВПС, теплоходов, атомоходов, подвижного состава трамваев и троллейбусов и т. п.).

Принцип действия

Процесс импульсного регулирования цепи постоянного тока сводится к периодическому прерыванию тока в одной из ветвей цепи с помощью ключа. На практике применяется три схемы включения ключей (показаны на рисунке).

В первом из них (рисунок 1а) прерыватель ИП включен между нагрузкой Н и источником напряжения U, причем иногда он может быть шунтирован резистором Rш. Нагрузка Н в общем случае содержит активную R и индуктивную L составляющие, а также противоЭДС Е. При L>0 всегда применяют шунтирование её вентилем VD1. Во втором варианте (рисунок 1б) прерыватель ИП и диод VD1 меняют местами — такую схему используют для передачи энергии от источника ЭДС Е в источник U, то есть при рекуперативном торможении двигателей. Для реализации рекуперативно-реостатного или реостатного торможения и эту схему вводят резисторы. Если вместо источника U включить конденсатор С, то получим схему преобразователя с повышением напряжения при одновременном его сглаживании, которая применяется при питании высоковольтных нагрузок от низковольтных источников постоянного тока. Третий вариант (рисунок 1 в) предполагает регулирование тока в нагрузке Н, питающейся от источника тока I. При этом нагрузка с L>0 шунтируется резистором Rш, что позволяет регулировать её ток.

Функционально ТИСУ состоит из генератора импульсов; контроллера, управляющего параметрами генерируемой последовательности импульсов в зависимости от требований обслуживающего персонала, характеристик нагрузки и электромеханических предохранительных устройств (контакторы, реле защиты). Поскольку генератор импульсов вместе с контроллером выдают управляющие сигналы малой мощности, то для коммутации тока в силовых цепях применяются сильноточные тиристоры, отчего вся система и получила своё название.

Например, ТИСУ, предназначенная для регулирования оборотов и вращающего момента тягового двигателя, при необходимости увеличения оборотов или вращающего момента увеличивает частоту и длительными во времени импульсов тока через нагрузку, таким образом возрастает средний ток через двигатель. Если нужно понизить обороты или развиваемый момент, то ТИСУ формирует более редкие и короткие импульсы в их временной последовательности, обеспечивая уменьшение среднего тока, проходящего через обмотки двигателя.

Тиристорный преобразователь (инвертор), изображённый на рисунке 2, выполнен на шести тиристорах по схеме Ларионова. В зависимости от вида включения обмоток тягового двигателя (звездой или треугольником), преобразователь по схеме Ларионова имеет существенно разные характеристики. Некоторые характеристики («живучесть» при выходе из строя нескольких тиристоров) преобразователей на двенадцати тиристорах, выполненных по схеме «три параллельных моста» лучше, чем у преобразователей по схеме Ларионова.

В ранних моделях ТИСУ генератор импульсов и контроллер выполнялись на аналоговой базе (на дискретных элементах или с ограниченным использованием логических схем малой степени интеграции), впоследствии дальнейшее развитие электроники позволило применять в управляющем блоке ТИСУ более гибкие программируемые цифровые микросхемы.

Преимущества

Преимуществом ТИСУ перед более ранними моделями систем управления током (непосредственная, косвенная реостатно-контакторная) в ТД подвижного состава является отсутствие тепловых потерь в пусковых сопротивлениях, а следовательно, и более высокий КПД. Также за счёт бесступенчатого увеличения тока в обмотках ТД ТИСУ позволяет достичь плавного разгона транспортного средства без рывков и толчков, отсутствие сложных электромеханических устройств коммутации положительным образом сказывается на надёжности.

Недостатки

Недостатком ТИСУ является её более высокая сложность по сравнению с электромеханическими аналогами, требующая более высокого уровня обслуживающего персонала для диагностики и ремонта. В отличие от непосредственной и в несколько меньшей степени косвенной реостатно-контакторной систем управления, ТИСУ практически не ремонтируется в условиях депо (требует радиомонтажной, а не обычной для транспортных предприятий механической и электрической мастерской), что заметно сдерживало её внедрение в СССР.

Применение

Среди моделей трамвайного подвижного состава ТИСУ отечественного производства использовалась на единичных опытных вагонах КТМ-5Т, 71-608 и 71-619Т, мелкосерийных РВЗ-7, ЛВС-86Т и ЛВС-86М, 71-605РМ. Довольно широкое распространение в СССР с 1987 года получили импортные чешские трамваи TATRA-Т6В5 с ТИСУ. На их основе днепропетровским предприятием «Южмаш» и свердловским УЗТМ были впоследствии созданы свои модели трамваев с ТИСУ, а в Беларуси ТИСУ используются на вагонах АКСМ-1М, АКСМ-60102 и АКСМ-743. С конца 1980-х гг. завод имени Урицкого в г. Энгельс Саратовской области наладил серийный выпуск сочленённых троллейбусов ЗиУ-683 (ЗиУ-10) (позднее — ЗиУ-6205) с ТИСУ на базе регулятора РТ-300/700Б2М. В Санкт-Петербурге в 1996 году одна машина ЗиУ-682В00 № 1639 при капитальном ремонте была оборудована ТИСУ МЭРА-2.

Производители

1. ОАО «Запорожский электроаппаратный завод», г. Запорожье

Ориентировочно, в 1978 году разработал, а к 1986 году приступил к серийному выпуску тиристорного регулятора РТ-300/700, применённого впервые заводом «Динамо» в составе комплекта электрооборудования КИ-3001 («ДИНАС-211») для троллейбусов ЗиУ-683Б00. Также заводом были разработаны и изготовлены тиристорные регуляторы типа РТ-300/700 для комплектов электрооборудования троллейбусов ЗиУ-6205, ЗиУ-52642, ЗиУ-62052.02, РТ-300/300А для вагонов метрополитена серий 81-717/81-714, 81-540/81-541 и аналогичных.

2. ОАО «Завод „Радиоприбор“», г. Санкт-Петербург

• 1991 г.: ТИСУ, применённая заводом «Динамо» в составе комплекта электрооборудования КИ-3103 для трамваев 71-86Т (ЛВС-86Т).
• 1994 г.: ТИСУ МЭРА-1 для переоборудования трамваев Tatra T3.
• 1994 г.: ТИСУ МЭРА-3 для трамвайных вагонов 71-86М.
• 1997 г.: ТИСУ МЭРА-2 для переоборудования троллейбусов с ТЭД ДК-211Б.
• 1998 г.: ТИСУ МЭРА-3.01 для модернизации трамваев Tatra T3 в Москве.
• 1998 г.: ТИСУ МЭРА-4 в составе тягового оборудования МРК-1 (ЗАО «КРОСНА-ЭЛЕКТРА», Москва) для трамвайных вагонов модели 71-619.
• 1997 г.: ТИСУ начали применять в троллейбусах производства Белкоммунмаш.

Литература

• Т.А. Глазенко. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. — Ленинград: Энергия, 1973. — 304 с.
• И.С. Ефремов. Реверсивный тиристорный импульсный преобразователь с широким диапазоном регулирования выходного напряжения. — Труды московского энергетического института. — 1983. — Т. №613.

Ссылки

• [pda.computerra.ru/index.php?action=article&section_id=26091&id=300036 Паровозные технологии XXI века] — статья об устройстве и проблемах применения СУ ТЭД на городском электротранспорте
• Технические характеристики регуляторов для троллейбуса, трамвая и метрополитена РТ-300/700 и РТ-300/300 на сайте производителя: www.zeaz.zp.ua/el_products/26/
• Описание функциональных возможностей и типов ТИСУ МЭРА на сайте производителя: www.zrp.ru/index.php?issue_id=18

См. также

• Тиристорный коммутатор
• Устройство плавного пуска
• Инвертор (электротехника)
• Инверторная система
• Тяговый преобразователь
• Электропривод

Отрывок, характеризующий Тиристорно-импульсная система управления

22 го числа, в полдень, Пьер шел в гору по грязной, скользкой дороге, глядя на свои ноги и на неровности пути. Изредка он взглядывал на знакомую толпу, окружающую его, и опять на свои ноги. И то и другое было одинаково свое и знакомое ему. Лиловый кривоногий Серый весело бежал стороной дороги, изредка, в доказательство своей ловкости и довольства, поджимая заднюю лапу и прыгая на трех и потом опять на всех четырех бросаясь с лаем на вороньев, которые сидели на падали. Серый был веселее и глаже, чем в Москве. Со всех сторон лежало мясо различных животных – от человеческого до лошадиного, в различных степенях разложения; и волков не подпускали шедшие люди, так что Серый мог наедаться сколько угодно.
Дождик шел с утра, и казалось, что вот вот он пройдет и на небе расчистит, как вслед за непродолжительной остановкой припускал дождик еще сильнее. Напитанная дождем дорога уже не принимала в себя воды, и ручьи текли по колеям.
Пьер шел, оглядываясь по сторонам, считая шаги по три, и загибал на пальцах. Обращаясь к дождю, он внутренне приговаривал: ну ка, ну ка, еще, еще наддай.
Ему казалось, что он ни о чем не думает; но далеко и глубоко где то что то важное и утешительное думала его душа. Это что то было тончайшее духовное извлечение из вчерашнего его разговора с Каратаевым.
Вчера, на ночном привале, озябнув у потухшего огня, Пьер встал и перешел к ближайшему, лучше горящему костру. У костра, к которому он подошел, сидел Платон, укрывшись, как ризой, с головой шинелью, и рассказывал солдатам своим спорым, приятным, но слабым, болезненным голосом знакомую Пьеру историю. Было уже за полночь. Это было то время, в которое Каратаев обыкновенно оживал от лихорадочного припадка и бывал особенно оживлен. Подойдя к костру и услыхав слабый, болезненный голос Платона и увидав его ярко освещенное огнем жалкое лицо, Пьера что то неприятно кольнуло в сердце. Он испугался своей жалости к этому человеку и хотел уйти, но другого костра не было, и Пьер, стараясь не глядеть на Платона, подсел к костру.
– Что, как твое здоровье? – спросил он.
– Что здоровье? На болезнь плакаться – бог смерти не даст, – сказал Каратаев и тотчас же возвратился к начатому рассказу.
– …И вот, братец ты мой, – продолжал Платон с улыбкой на худом, бледном лице и с особенным, радостным блеском в глазах, – вот, братец ты мой…
Пьер знал эту историю давно, Каратаев раз шесть ему одному рассказывал эту историю, и всегда с особенным, радостным чувством. Но как ни хорошо знал Пьер эту историю, он теперь прислушался к ней, как к чему то новому, и тот тихий восторг, который, рассказывая, видимо, испытывал Каратаев, сообщился и Пьеру. История эта была о старом купце, благообразно и богобоязненно жившем с семьей и поехавшем однажды с товарищем, богатым купцом, к Макарью.
Остановившись на постоялом дворе, оба купца заснули, и на другой день товарищ купца был найден зарезанным и ограбленным. Окровавленный нож найден был под подушкой старого купца. Купца судили, наказали кнутом и, выдернув ноздри, – как следует по порядку, говорил Каратаев, – сослали в каторгу.
– И вот, братец ты мой (на этом месте Пьер застал рассказ Каратаева), проходит тому делу годов десять или больше того. Живет старичок на каторге. Как следовает, покоряется, худого не делает. Только у бога смерти просит. – Хорошо. И соберись они, ночным делом, каторжные то, так же вот как мы с тобой, и старичок с ними. И зашел разговор, кто за что страдает, в чем богу виноват. Стали сказывать, тот душу загубил, тот две, тот поджег, тот беглый, так ни за что. Стали старичка спрашивать: ты за что, мол, дедушка, страдаешь? Я, братцы мои миленькие, говорит, за свои да за людские грехи страдаю. А я ни душ не губил, ни чужого не брал, акромя что нищую братию оделял. Я, братцы мои миленькие, купец; и богатство большое имел. Так и так, говорит. И рассказал им, значит, как все дело было, по порядку. Я, говорит, о себе не тужу. Меня, значит, бог сыскал. Одно, говорит, мне свою старуху и деток жаль. И так то заплакал старичок. Случись в их компании тот самый человек, значит, что купца убил. Где, говорит, дедушка, было? Когда, в каком месяце? все расспросил. Заболело у него сердце. Подходит таким манером к старичку – хлоп в ноги. За меня ты, говорит, старичок, пропадаешь. Правда истинная; безвинно напрасно, говорит, ребятушки, человек этот мучится. Я, говорит, то самое дело сделал и нож тебе под голова сонному подложил. Прости, говорит, дедушка, меня ты ради Христа.
Каратаев замолчал, радостно улыбаясь, глядя на огонь, и поправил поленья.
– Старичок и говорит: бог, мол, тебя простит, а мы все, говорит, богу грешны, я за свои грехи страдаю. Сам заплакал горючьми слезьми. Что же думаешь, соколик, – все светлее и светлее сияя восторженной улыбкой, говорил Каратаев, как будто в том, что он имел теперь рассказать, заключалась главная прелесть и все значение рассказа, – что же думаешь, соколик, объявился этот убийца самый по начальству. Я, говорит, шесть душ загубил (большой злодей был), но всего мне жальче старичка этого. Пускай же он на меня не плачется. Объявился: списали, послали бумагу, как следовает. Место дальнее, пока суд да дело, пока все бумаги списали как должно, по начальствам, значит. До царя доходило. Пока что, пришел царский указ: выпустить купца, дать ему награждения, сколько там присудили. Пришла бумага, стали старичка разыскивать. Где такой старичок безвинно напрасно страдал? От царя бумага вышла. Стали искать. – Нижняя челюсть Каратаева дрогнула. – А его уж бог простил – помер. Так то, соколик, – закончил Каратаев и долго, молча улыбаясь, смотрел перед собой.
Не самый рассказ этот, но таинственный смысл его, та восторженная радость, которая сияла в лице Каратаева при этом рассказе, таинственное значение этой радости, это то смутно и радостно наполняло теперь душу Пьера.


– A vos places! [По местам!] – вдруг закричал голос.
Между пленными и конвойными произошло радостное смятение и ожидание чего то счастливого и торжественного. Со всех сторон послышались крики команды, и с левой стороны, рысью объезжая пленных, показались кавалеристы, хорошо одетые, на хороших лошадях. На всех лицах было выражение напряженности, которая бывает у людей при близости высших властей. Пленные сбились в кучу, их столкнули с дороги; конвойные построились.
– L'Empereur! L'Empereur! Le marechal! Le duc! [Император! Император! Маршал! Герцог!] – и только что проехали сытые конвойные, как прогремела карета цугом, на серых лошадях. Пьер мельком увидал спокойное, красивое, толстое и белое лицо человека в треугольной шляпе. Это был один из маршалов. Взгляд маршала обратился на крупную, заметную фигуру Пьера, и в том выражении, с которым маршал этот нахмурился и отвернул лицо, Пьеру показалось сострадание и желание скрыть его.
Генерал, который вел депо, с красным испуганным лицом, погоняя свою худую лошадь, скакал за каретой. Несколько офицеров сошлось вместе, солдаты окружили их. У всех были взволнованно напряженные лица.
– Qu'est ce qu'il a dit? Qu'est ce qu'il a dit?.. [Что он сказал? Что? Что?..] – слышал Пьер.
Во время проезда маршала пленные сбились в кучу, и Пьер увидал Каратаева, которого он не видал еще в нынешнее утро. Каратаев в своей шинельке сидел, прислонившись к березе. В лице его, кроме выражения вчерашнего радостного умиления при рассказе о безвинном страдании купца, светилось еще выражение тихой торжественности.
Каратаев смотрел на Пьера своими добрыми, круглыми глазами, подернутыми теперь слезою, и, видимо, подзывал его к себе, хотел сказать что то. Но Пьеру слишком страшно было за себя. Он сделал так, как будто не видал его взгляда, и поспешно отошел.
Когда пленные опять тронулись, Пьер оглянулся назад. Каратаев сидел на краю дороги, у березы; и два француза что то говорили над ним. Пьер не оглядывался больше. Он шел, прихрамывая, в гору.
Сзади, с того места, где сидел Каратаев, послышался выстрел. Пьер слышал явственно этот выстрел, но в то же мгновение, как он услыхал его, Пьер вспомнил, что он не кончил еще начатое перед проездом маршала вычисление о том, сколько переходов оставалось до Смоленска. И он стал считать. Два французские солдата, из которых один держал в руке снятое, дымящееся ружье, пробежали мимо Пьера. Они оба были бледны, и в выражении их лиц – один из них робко взглянул на Пьера – было что то похожее на то, что он видел в молодом солдате на казни. Пьер посмотрел на солдата и вспомнил о том, как этот солдат третьего дня сжег, высушивая на костре, свою рубаху и как смеялись над ним.