Tyristorová regulace výkonu

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Pulzní měnič tyristorové elektrické výzbroje TV1 tramvaje Tatra T3M

Tyristorová (pulzní) regulace výkonu začala být v Československu používána od 70. let a používá se prakticky dodnes (i když je v poslední době nahrazována zejména regulací IGBT tranzistory). Jsou jí vybaveny např. lokomotivy řad 111, 163/162, 210, 263, 363/362 nebo elektrická jednotka řady 680 (Pendolino). Dále jí používají tramvaje T6A5, KT8D5 a některé tramvaje T3 (s brzdovými rezistory na zadní části střechy vozu). Je také užívána u některých typů trolejbusů značky Škoda a lze ji použít i pro vozy metra.

Výhody[editovat | editovat zdroj]

Oproti dříve používané odporové regulaci má tyristorová regulace jednu velkou přednost – úsporu elektrické energie (odpadá problém se ztrátovou přeměnou elektrické energie na teplo v rozjezdovém odporníku - nevratné maření elektrické energie na teplo). Přesto i v případě tyristorové regulace dochází k určitým ztrátám vlivem komutace a přeměny menší části elektrické energie na teplo. Výhodou je umožnění plynulé regulace výkonu.

Zjednodušený příklad komutačního obvodu s tyristory

Princip[editovat | editovat zdroj]

Tyristorová regulace je založena na funkci tyristoru - výkonové polovodičové součástky se třemi PN přechody a řídicí elektrodou. Tyristor pracuje v propustném, závěrném nebo blokujícím režimu. Pro regulaci je nejdůležitější přechod z blokovacího režimu do propustného režimu a naopak. Z toho je patrné, že tyristor se chová jako spínač - výkonový spínač s velmi krátkou dobou sepnutí/rozepnutí (v řádu ns). Napětí na tyristoru tedy stále kolísá mezi nulou a určitou hodnotou napětí. Graf U/t by tedy připomínal průběh střídavého napětí (sinusoida) - graf je tedy tvořen pulzy (proto pulzní regulace). Výsledkem je střední efektivní hodnota napětí, která se reguluje šířkovou modulací pulzů a změnou frekvence v předem určených stupních. Takto modulované napětí se poté přivádí do pohonu lokomotivy resp. do trakčních elektromotorů stroje.

Výkon lokomotivy ovšem nereguluje jediný tyristor, ale trakční měnič (obdoba hlavního kontroléru u odporových lokomotiv) - blok sestavený z hlavního tyristoru, vypínacího tyristoru, diod a komutačního obvodu. Trakční měnič je chlazen vzduchem, olejem (případně jinou kapalinou).

Tyristorová regulace se projevuje také akusticky, jedná se o ono známé hvízdavé bzučení tramvají a lokomotiv při rozjezdu. Toto „bzučení“ je dáno právě frekvencí - např. u lokomotiv 163/363 ČD je to 33 1/3 Hz (okamžitě po rozjezdu), následují frekvence 100 Hz a potom 300 Hz. Za jízdy je používána frekvence 100 Hz - tzv. horní stovka.

Na tyristorovou regulaci navazuje plynulé odbuzování trakčních motorů (zhruba od 60 kmh-1 u strojů 163/363 ČD), používané až do maximální rychlosti stroje.

Rozlišují se zpětně blokující triodové tyristory (běžný tyristor), RCT tyristory (s integrovanou diodou - snižují počet tyristorů v měniči; na některých lokomotivách 363), GTO tyristory (s krátkou dobou vypnutí - menší ztráty; použity na „Pendolinu“, na řadě 184.5 DNT), IGCT tyristory („velmi tvrdě komutované“ - další snížení ztrát; v rekonstrukci na vozidlech 560 ČD).