На электровозе ЧС4 имеются две конструктивно одинаковые выпрямительные установки типа RV10, каждая из которых включает в себя одну тяговую и одну вспомогательную выпрямительные установки. Тяговая выпрямительная установка представляет собой однофазный мост, в плечо которого входит 20 параллельных ветвей, состоящих из четырех последовательно соединенных кремниевых вентилей (рис. 118). Таким образом,' в одном плече находится 80, а во всей тяговой выпрямительной установке 320 вентилей. Применены вентили типа VK200/5, у которых номинальное амплитудное обратное напряжение составляет 500 В и номинальный (средний) прямой ток — 200 А.

Все параллельно включенные вентили электрически соединены между собой низкоомными резисторами связи. Необходимость этих резисторов обусловлена следующими причинами. Как бы тщательно ни изготовлялись полупроводниковые вентили, они всегда будут иметь несколько различные вольт-амперные характеристики (рис. 119). Поэтому при параллельном соединении вентилей прямые токи в них будут

делиться неравномерно. Fla вентиль 7 с меньшим внутренним сопротивлением придется больший ток, чем на вентиль 2, так как падение напряжения AU от прямого тока в вентилях при параллельном их соединении одинаково.

Чтобы выравнять величины прямых токов в вентилях, можно выпрямительную установку комплектовать вентилями, подобранными по группам (т. е. по прямому падению напряжения). Однако в этом случае в эксплуатации возможны трудности с заменой вышедших из строя вентилей.

Кроме того, из-за нелинейности вольт-амперных характеристик полупроводниковых вентилей подбор вентилей все же не обеспечивает равномерного распределения прямых токов во всем диапазоне колебания нагрузок тяговых двигателей.

Вместе с тем соединение катодов параллельных ветвей через небольшие резисторы обеспечивает такое токораспределение, что прямой ток из одной параллельной ветви почти не переходит в другую. При этом оказывается возможным использование вентилей с большим разбросом прямых ветвей вольт-амперных характеристик, чем при глухом соединении. В частности, на электровозах ЧС4-002 — 011, где нет резисторов связи, каждая тяговая выпрямительная установка укомплектована вентилями только одной группы (величины падений напряжения на вентилях одной группы при номинальном прямом токе для вентилей VK200/5 разнятся лишь на 0,02 В). При повреждении вентилей на этих электровозах их можно заменить только вентилями той же группы. На электровозах начиная с ЧС4-012 применены резисторы связи; поэтому вышедший из строя вентиль может быть заменен вентилем любой из трех групп, использованных на этих электровозах.

Равномерное распределение обратного напряжения по вентилям и защиту их от коммутационных перенапряжений обеспечивают подключением к каждому параллельному ряду контуров, состоящих из конденсаторов емкостью 8 мкФ, резисторов со-

Рис. 119. Вольт-амперные характеристики неуправляемых полупроводниковых вентилей

Рис. 120. Основные размеры и разрез неуправляемого кремниевого вентиля VK200

противлением 5,6 Ом и маломощных германиевых диодов. Демпфирующий контур Н.С значительно снижает коммутационные перенапряжения и способствует медленному нарастанию обратного напряжения, а германиевый диод улучшает свойства контура в начальный момент приложения к вентилю обратного напряжения.

Вентиль УК200/5 (рис. 120) имеет корпус 1, изготовленный из меди. Ввод 3 вентиля изолирован от корпуса фарфоровым изолятором 2. Ввод в свою очередь соединен с гибким шунтом 4, к которому опрессов-кой крепится наконечник 5. Внутри корпуса ввод 5 спаян с медным внутренним вводом 6, опирающимся на пластинку с р-я-переходом 9. Пластинка находится на основании корпуса вентиля. Необходимое контактное нажатие создает стальная пружина 7, действующая через прокладку из слюды 8 на выступ внутреннего ввода. Верхний диск пружины упирается в кольцо вспомогательных деталей.

Внутреннее пространство кремниевого вентиля герметически изолировано от внешней среды. При изготовлении корпус вентиля, кроме нижней части, которая соприкасается с радиатором охлаждения, покрывают эпоксидной смолой.

Вентиль имеет два вывода: гибкий шунт— анод и корпус — катод. Для того, чтобы увеличить интенсивность охлаждения вентилей, они ввинчены в охлаждающие радиаторы из алюминиевого сплава. С целью исключить коррозию на поверхности соприкосновения радиатора с медным вентилем применяют минеральный вазелин типа 5>РЗ с высокой температурой плавления, который при нанесении тонким слоем не только предохраняет от коррозии, но и улучшает отвод тепла от вентиля в радиатор, не влияя на электрическое сопротивление контакта.

Большое значение для создания надежного контакта имеет сила затяжки при ввинчивании вентиля в радиатор. Она должна быть достаточно большой, но не превышать допустимой величины по условиям механической прочности .пластинки с р-п-переходом. Поэтому вентиль ввертывают в радиатор тарированным ключом с крутящим моментом 3—5 кгс-м. Радиаторы изготовляют из подогретого слитка продавли-ванием через специальную матрицу под большим давлением. В результате применения такой технологии достигается точность геометрических размеров, гладкость поверхности и сильное уплотнение материала, которое укрепляет охлаждающие ребра и увеличивает теплопроводность материала. Поверхность радиаторов, как и вентилей, покрывают эпоксидной смолой.

Вентили УК200/5 в комплекте с радиаторами, применяемыми в выпрямительных установках ИУЮ, рассчитаны на следующие условия работы:

Температура охлаждающего воздуха ... 45° С

Скорость охлаждающего воздуха .... 10 м/с Количество воздуха при его скорости между

охлаждающими ребрами 10 м/с .... 180 м3/мин

Вибростойкость при частоте 50 Гц . . . • 3X9,81 м/с2

Масса вентиля без охладителя..... 0,4 кгс

То же с охладителем.......... 1,8 »

Вентили вместе с радиаторами, аппаратурой защиты и сигнализации, принадлежащие одной тяговой выпрямительной установке и одной выпрямительной, установке вспомогательных машин, размещены в общем металлическом шкафу (рис. 121). Габаритные размеры шкафа 1950 х 1650 X 820 мм, масса — 1592 кг. С каждой из двух сторон шкафа расположено по два плеча моста тяговой выпрямительной установки (одно под другим). Соединенные параллельно вентили расположены в горизонтальных рядах, соединенные последовательно — в вертикальных.

Таким образом, с каждой стороны шкафа по горизонтали смонтировано 20, а по вертикали — 8 рядов вентилей 2.

Последовательное соединение вентилей выполнено следующим образом: гибкий вывод вентиля прикреплен болтами к пластинке, электрически связанной с соседним радиатором (пластинка прижимается к радиатору корпусом вентиля). Для исключения возможности касания гибкими шунтами друг друга пли корпуса шкафа их изолируют поли-хлорвиниловыми трубками.

Корпуса радиаторов 3 в каждом горизонтальном ряду прикреплены один к другому за ушки болтами; при этом радиаторы электрически изолированы друг от друга текстолитовыми прокладками и втулками (под болты). К ушкам радиаторов болтами прикреплены проволочные резисторы связи. Комплект из пяти радиаторов установлен на вертикальных изолировочных текстолитовых плитах, которые смонтированы на каркасе шкафа 1. Охлаждающие ребра всех радиаторов размещены

Рис. 121. Выпрямительная установка RV10 электровозов ЧС4

в общем канале и обдуваются воздухом, прогоняемым вентиляторами сверху вниз — под шкафом выпрямительной установки находятся два осевых вентилятора. Наличие охлаждающего воздушного потока контролируют воздухоструйные реле мембранного типа, установленные на корпусах вентиляторов. Соединение тяговой выпрямительной установки с силовыми цепями электровоза выполнено медными шинами, покрытыми никелем и окрашенными нитрокраской (красный цвет— плюсовые шины, синий —■ минусовые шины и фиолетовый — шины переменного тока). Из шкафа шины выведены через отверстия в его верхней части. Там же на текстолитовых панелях размещены резисторы с диодами 5 и конденсаторы 6, обеспечивающие защиту от перенапряжений и равномерное распределение по вентилям обратного напряжения. Рядом установлены резисторы 4, входящие в схему защиты от пробоя вентилей. Реле 7, срабатывающие при пробое вентилей, смонтированы в средней части шкафа; при работе электровоза они закрыты металлическими щитами с окошками, через которые видны сигнальные реле пробоя вентилей.

Цепи управления и сигнализации выполнены медным проводом сечением 1,5 мм2. Соединение с низковольтными цепями электровоза осуществляется через штепсельный разъем, находящийся внизу шкафа.

Нижнюю часть шкафа занимает выпрямительная установка 8 вспомогательных машин. В последнем горизонтальном ряду с каждой стороны шкафа размещено по два плеча однофазного моста, укомплектованных вентилями того же типа, что и тяговая выпрямительная установка. Плечо моста состоит из четырех параллельных ветвей, в каждой из которых включено последовательно по два вентиля (рис. 122). Параллельные ряды вентилей электрически не связаны между собой (нет ни жесткого соединения катодов вентилей, ни резисторов связи), так как для выпрямительной установки вспомогательных машин, имеющей большой запас по току, равномерное деление токов не обязательно.

Равномерное распределение обратного напряжения по вентилям и защиту их от коммутационных перенапряжений выполняют аналогично тяговой выпрямительной установке конденсаторы 9 и резисторы с диодами 10 (см. рис. 121), смонтированные внизу шкафа. Там же установлены быстродействующие плавкие предохранители И.

Поскольку выпрямительная установка вспомогательных машин расположена в общем шкафу с тяговой, ее вентили охлаждаются потоком воздуха, обдувающим тяговые вентили.

Запас по току допускает питание электродвигателя компрессора от вспомогательной выпрямительной установки без ее принудительного охлаждения.

Рис. 122. Схема плеча моста выпрямительной установки вспомогательных машин электровоза ЧС4

Силовой монтаж выпрямительной установки вспомогательных машин, как и тяговой, выполнен медными шинами.

Шкафы выпрямительных установок с обеих сторон закрыты съемными щитами. Закрытое положение шкафа контролируется блокировками безопасности 12, которые воздействуют на главный выключатель.

Основные технические данные выпрямительных установок электровозов ЧС4 следующие:

Тяговая Вспомогатель-установка ная установка

Номинальное питающее напряжение, В . . 1040 260 Номинальное выпрямленное напряжение, В 935 235 Номинальный выпрямленный ток, А , . . 4800 1000

Уход в эксплуатации | Электровоз ЧС4, ЧС4Т | Тяговые выпрямительные установки электровоза ЧС4