Бесколлекторные тяговые двигатели

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

15 лет я занимался вентильными тяговыми двигателями и всегда знал только одно его преимущество перед асинхронным - отсутствие необходимости в искусственной коммутации в инверторе и, как следствие, более дешевый преобразователь.
Во всем остальном вентильный двигатель (по крайней мере в том варианте, какой делали в России на опытных электровозах) уступает асинхронному.

Вы же не будете отрицать, что при питании фаз ВД даже меандром вместо синусоиды там не будет существенных пульсаций момента, да и серьезных потерь, т.к. возбуждение ротора там электромагнитное? (потери в стали и демпферной обмотке пока не рассматриваем)?

А вот гармоники фазного тока АТД, даже при наличии ШИМ, на частоте 50 Гц при низкой частоте модуляции (150 Гц) достигают 16% потерь от основной гармоники (9% от общих потерь). При этом к.п.д. снижается на 0,6% по сравнению со случаем питания АТД синусоидальным
напряжением. Это данные для ЭП10 из докторской Колпахчьяна. Не говорю уже о пульсациях момента в АТД при пуске и несинусоидальности фазного тока.

За счет отсутствия необходимости в ШИМ в ВД даже при искусственной коммутации проше инвертор и система управления, а реостатное торможение (на тепловозе, к примеру), реализуется вообще без работы инвертора.

[SVP]

Сообщение от Oleg Izmerov

Вы же не будете отрицать, что при питании фаз ВД даже меандром вместо синусоиды там не будет существенных пульсаций момента, да и серьезных потерь, т.к. возбуждение ротора там электромагнитное? (потери в стали и демпферной обмотке пока не рассматриваем)?

А вот гармоники фазного тока АТД, даже при наличии ШИМ, на частоте 50 Гц при низкой частоте модуляции (150 Гц) достигают 16% потерь от основной гармоники (9% от общих потерь). При этом к.п.д. снижается на 0,6% по сравнению со случаем питания АТД синусоидальным
напряжением. Это данные для ЭП10 из докторской Колпахчьяна. Не говорю уже о пульсациях момента в АТД при пуске и несинусоидальности фазного тока.

За счет отсутствия необходимости в ШИМ в ВД даже при искусственной коммутации проше инвертор и система управления, а реостатное торможение (на тепловозе, к примеру), реализуется вообще без работы инвертора.

Да есть пульсации момента у ВТД, есть.
С размахом 15-20% с частотой 6f1 всегда есть.
Плюс, так же как и у коллекторных ТД, на переменном токе - до 25-35% с частотой 100 Гц.
А если питать на постоянном токе от импульсного преобразователя, то на частоте работы этого импульсного преобразователя тоже будут 10-20%.

И какой смысл это сравнивать с пульсациями момента АТД с чатостой ШИМ 150 Гц, если реально делают частоту ШИМ 700-1000 Гц.

И по потерям сравнивать кусками тоже несерьезно.
Мало-ли у кого там что по частям больше на 0,6% или меньше.
Важны общие цифры. А общие цифры такие.
У ВТД НБ-601 (ВЛ80В) кпд в продолжительном режиме был 94,3%.
У ВТД НТВ-1000, типа того же или даже поменьше.
Все это при питании от преобразователя.
А у АТД аналогичной мощности при синусоиданом питании кпд обычно 96,0...96,5%.
А при питании от инвертора напряжения примерно на 1% меньше, т.е. 95,0...95,5%.
Вот и сравнение. А из каких компонентов это состоит - какая разница.


Про IGBT-транзисторы в инверторе ВТД.
В схемах инверторов тока для ВТД GTO-тиристоры и IGBT-транзисторы использованы быть не могут. Равно как и в управляемых выпрямителях ВЛ80Р и т.п.
Эти силовые приборы не держат обратное напряжение. По сути своей не держат. И поэтому их всегда шунтируют обратными диодами. А это категорически нельзя в инверторах и выпрямителях тока. В преобразователях этого класса силовые приборы должны держать как прямое, так и обратное напряжение.
Вот инверторы напряжения - это другое дело. Там обратные диоды как раз даже нужны для пропуска реактивной мощности.

ВТД в принципе можно сделать с инвертором напряжения. Но для этого сам двигатель должен быть спроектирован по-другому, чтобы индуктивность рассеяния фазных обмоток была, как можно больше. А для инвертора тока, наоборот, нужно, как можно меньше.

И еще. Разговор об искусственной коммутации в инверторе тока ВТД, так же как это сделано при АТД, не имеет смысла. Это не получится. Это не будет работать с эдс ВТД. Это работает только с АТД, у которого, как известно, в обмотке статора нет эдс вращения.

[Oleg Izmerov]

Сообщение от SVP

Да есть пульсации момента у ВТД, есть.
С размахом 15-20% с частотой 6f1 всегда есть.

Ну, 15% это немного по сравнению с АТД без ШИМ:

Это разгон ТЭ120.

Плюс, так же как и у коллекторных ТД, на переменном токе - до 25-35% с частотой 100 Гц.

Это гасится за счет податливости валопроводов привода.

И какой смысл это сравнивать с пульсациями момента АТД с чатостой ШИМ 150 Гц, если реально делают частоту ШИМ 700-1000 Гц.

Но для этого нужна ШИМ!
В том и отличие.

А у АТД аналогичной мощности при синусоиданом питании кпд обычно 96,0...96,5%.
А при питании от инвертора напряжения примерно на 1% меньше, т.е. 95,0...95,5%.

Что такое "АТД аналогичной мощности" и когда он создан?
Если сравнивать с отечественными АТД того же периода, что и НБ-601, то там в продолжительном режиме к.п.д. всего 0,91.

Т.е. все достоинства АТД в части к.п.д. проявляются, если обеспечить питание, близкое к синусоидальному. В отличие от ВТД и ВИД. Об этом и идет речь.

И еще. Разговор об искусственной коммутации в инверторе тока ВТД, так же как это сделано при АТД, не имеет смысла. Это не получится. Это не будет работать с эдс ВТД. Это работает только с АТД, у которого, как известно, в обмотке статора нет эдс вращения.

Это означает только то, что проектные решения инверторов тока ВТД и АТД будут различаться. Пример рассмотрен у Степанова, Андерса и Пречисского.