Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Глава 10. 
СТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ. 
10.1. Особенности работы тяговых преобразователей на локомотивах. 
Работа локомотивных тяговых преобразователей характеризуется наличием значительных 
перенапряжений, воздействующих на элементы преобразователя, при колебаниях 
напряжения источника питания, срабатывании защиты, боксовании локомотива и т.д. 
Преобразовательные установки тепловозов находятся в более легких условиях, чем 
электровозные, но приходится учитывать имеющие место четырех- и пятикратные по 
отношению к номинальным перенапряжения. Нагрузка преобразовательных устройств 
локомотивов резко переменна, что связано с режимом ведения поезда, боксованием 
колесных пар, изменением напряжения тягового генератора по заданным законам. Силовая 
электроника связана с преобразованием большого количества энергии, поэтому основное 
внимание 
уделяется 
получению 
наибольшего 
КПД 
преобразователей. 
Термин 
«преобразователь» используют безотносительно к назначению силовых электронных 
устройств. Однако для разных целей были разработаны различные типы преобразователей. 
Все они обладают одним общим признаком – управляют потоком энергии посредством 
включения и выключения полупроводниковых электронных элементов, введенных в 
основные электрические схемы, или благодаря циклической передаче тока от одного такого 
элемента к другому (процесс, называемый коммутацией). Наиболее часто преобразователи 
классифицируют в зависимости от вида коммутации. Обычно различают преобразователи с 
естественной и принудительной коммутацией. В преобразователях с естественной 
коммутацией циклическая коммутация диодов происходит под действием переменного 
напряжения источника питания или сети. Принудительная коммутация в преобразователях 
осуществляется с помощью дополнительных коммутирующих контуров (см. подразд. 10.7). 
По своему назначению преобразователи подразделяются: 
• на преобразователи с естественной коммутацией, связывающие цепь переменного тока с 
цепью постоянного тока или наоборот. Эти преобразователи обеспечивают передачу энергии 
в обоих направлениях. В зависимости от направления потока энергии различают 
выпрямительный и инверторный режимы их работы; 
• преобразователи с принудительной коммутацией, связывающие цепь постоянного тока с 
цепью переменного тока. Эти преобразователи также обеспечивают передачу энергии в 
обоих направлениях, но, как правило, они используются в инверторном режиме; 
• преобразователи с принудительной коммутацией, разделяющие две цепи постоянного тока, 
называемые также прерывателями постоянного тока; 
• преобразователи с естественной или принудительной коммутацией, разделяющие две цепи 
переменного тока одной и той же частоты, называемые также прерывателями переменного 
тока; 
• преобразователи с естественной или принудительной коммутацией, связывающие цепи 
переменного тока разных частот, называемые обычно преобразователями частоты; 
• специальные преобразователи, представляющие собой комбинации преобразователей, 
перечисленных выше (преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока 
и т.п.). Неотъемлемой частью преобразовательных устройств являются различные схемы 
управления, регулирования и защиты. Условия работы преобразователей регламентируются 
ГОСТ 4.139 – 85 и 25953 – 83, по которым устройства должны работать при температурах 
окружающей среды от -70 до +50°С, в условиях сильного загрязнения воздуха пылью, 
парами масла и топлива, а также высокой влажности воздуха. Поскольку локомотив может 
работать на подъездных путях промышленных предприятий, то преобразователи должны 
устойчиво функционировать в условиях агрессивных сред. Механические воздействия на 
оборудование подвижного состава, достигающие 3g, могут значительно увеличиваться как 
по частоте, так и по амплитуде, при неисправностях механической части локомотива или 
пути. 

---

96 / 203