Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор существующих средств и методов диагностирования СПП тяговых подстанций электроподвижного состава 10
1.1 Краткий обзор силовых полупроводниковых преобразователей электрического транспорта 10
1.2 Отказы и основные неисправности полупроводниковых преобразователей 13
1.2.1 Характеристика отказов полупроводниковых преобразователей 13
1.2.2 Причины отказов СПП в режиме эксплуатации 18
1.3 Техническое диагностирование силовых полупроводниковых преобразователей железнодорожного транспорта 21
1.3.1 Общие понятия 21
1.3.2 Рабочее диагностирование и его аппаратная реализация 22
1.3:3 Тестовое диагностирование полугфоводниковых преобразователей и
варианты его аппаратной реализации 26
1.3.4 Тепловизионный и пирометрический контроль полупроводниковых преобразователей. 31
1.3.5 Экспресс-диагностирование полупроводниковых преобразователей и его аппаратная реализация 32
1.4 Цели и задачи исследования 35
2. Анализ. отклонений распределения температур корпусов СПП в плече преобразователя 38
2.1. Бесконтактный контроль состояния СПП в выпрямительных установках. 38
2.2. Метод обработки результатов измерений 44
2.3 Метод сеток решения краевой задачи для уравнения теплопроводности... 46
2.4 Метод статистического моделирования 47
2.4.1 Используемые вероятностные распределения 48
2.4.2 Усеченное нормальное распределение 49
2.4.3 Усечённое распределение Вейбулла 51
2.5 Численное решение эталонной задачи 54
2.5.1 Построение разностной схемы 55
2.5.2 Обработка расчетных значений температуры нагрева корпуса СПП 56
2.5.3 Описание вычислительного эксперимента 58
3. Анализ распределения обратных токов СПП в преобразователе с резисторами связи 60
3.1 Выбор схемы замещения СПП 60
3.2. Анализ токораспределения преобразователя на примере выпрямительной установки УВКМ-5 66
3.3 Повышение точности измерений универсального устройства экспресс-диагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторами связи 75
3.4.Оценка.методической,погрепшости устройства экспресс-диагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторамисвязш 81
4. Разработка устройств экспресс-диагностирования СПП и полупроводниковых преобразователей на их основе 94
4.1. Серия устройств экспресс-диагностирования силовых полупроводниковых преобразователей 96
4.1.1 Устройство экспресс-диагностирования полупроводниковых преобразователей с резисторами связи 96
4.1.2 Универсальное устройство экспресс-диагностирования полупроводниковых преобразователей 99
4.1.3 Устройство диагностирования СПП в преобразователе 100
4.2 Расчет ожидаемого экономического эффекта 102
5. Разработка устройств экспресс-нагрева СПП 106
5.1 Конструктивные параметры устройств экспресс-нагрева СПП 106
5.2 Серия устройств экспресс - нагрева СШ1 108
5.2.1 Устройство экспресс - нагрева СПП с электродвигателем 108
5.2.2 Устройство экспресс -нагрева СПП с электромагнитом 110
5.2.3 Устройство экспресс - нагрева СПП с автоматическим регулированием 112
5.2.4 Устройство экспресс - нагрева СПП с регулированием скорости нагрева 113
5.2.5 Устройство экспресс-нагрева СПП с блоком прогрева 116
Заключение 118
Библиографический список 120
Приложение 133
- Отказы и основные неисправности полупроводниковых преобразователей
- Метод обработки результатов измерений
- Анализ токораспределения преобразователя на примере выпрямительной установки УВКМ-5
- Расчет ожидаемого экономического эффекта
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных задач железнодорожного транспорта в современных условиях является снижение эксплуатационных затрат по всем направлениям, в том числе на техническое обслуживание (ТО) и ремонт полупроводниковых преобразователей (ПП) электрического подвижного состава и тяговых подстанций. Сокращение затрат в последнем случае возможно по двум направлениям: уменьшение количества ТО и ремонтов и сокращение трудозатрат и времени. Помимо экономии прямых расходов, связанных непосредственно с проведением ремонтных работ, можно получить гораздо более существенную экономию при сокращении простоев дорогостоящего оборудования и уменьшении количества отказов непосредственно в эксплуатации, что позволяет снизить потребность в резервном оборудовании и избежать сбоев в движении поездов.
По результатам многочисленных исследований, в том числе проведенных и автором данной работы, можно констатировать, что при выходе из строя преобразователей отказы силовых полупроводниковых приборов (СИП) составляют до 80% на электроподвижном составе (ЭПС) и до 30-40% на тяговых подстанциях. Решение этой проблемы в совокупности с проблемой экономии возможно путем внедрения новых методик и устройств технического диагностирования и выявления предотказных состояний устройств электроснабжения и электроподвижного состава, а также с помощью перехода к системе технического обслуживания по фактическому состоянию.
Следует отметить, что в настоящее время и в обозримой перспективе на железнодорожном транспорте будут применяться ПП с групповым соединением СПП. Групповое соединение позволяет повысить предельное значение общей мощности преобразователя. Однако даже у СПП одного типа имеется разброс электрических и тепловых характеристик приборов,
который изменяется с течением времени и существенно снижает эффективность группового соединения. При этом появляется неравномерность распределения токов и напряжений между приборами в соединении даже при использовании специальных мер для решения этой проблемы. Перегрузка по току или напряжению отдельных СПП существенно повышает вероятность отказа отдельных приборов. Поэтому крайне важно определять предотказные состояния СПП и своевременно заменять потенциально ненадежные приборы.
Цель работы: исследование тепловых и электромагнитных процессов в групповом соединении СПП тяговых преобразователей и разработка новых методик и устройств экспресс-диагностирования ПП, позволяющих выявлять потенциально ненадежные приборы для недопущения отказов в преобразователе в процессе эксплуатации.
Задачи исследования. Для достижения цели работы поставлены следующие задачи:
Исследование тепловых и электромагнитных процессов в групповом соединении СПП тяговых преобразователей.
Разработка методики по контролю технического состояния ПП в процессе эксплуатации.
Разработка новых методик и устройств экспресс-диагностирования ПП при ТО и устройств экспресс-нагрева СПП для входного (выходного) контроля приборов.
Методы исследований. Для решения указанных задач использованы теория и методы теории электрических цепей, теплообмена, аналитико-численные методы с использованием пакета MATLAB, методы математической статистики, схемотехническое моделирование в пакете MULTISIM.
Научная новизна результатов работы.
Методика расчета температурного состояния СПП, находящихся в групповом соединении, основанная на численном решении задачи для уравнения теплопроводности со стохастическим источником.
Анализ отклонений распределения температур корпусов СПП в плече тягового преобразователя, полученных экспериментальным путем, от распределения, полученного при решении задачи для уравнения теплопроводности со стохастическим источником теплоты.
Анализ распределения обратных токов в плече преобразователя, ветви которого соединены резисторами связи, не имеющими общей точки.
Методики и устройства для нахождения потенциально ненадежных СПП в плече преобразователя без демонтажа последнего во время ТО и ремонта, методики и устройства экспресс-нагрева СПП.
Практическая ценность работы.
Полученные в работе соотношения позволяют оценить отклонения температур корпусов СПП в плече ПП, находящегося под воздействием резко переменной нагрузки, от некоторого «эталонного» распределения и по результатам определить потенциально ненадежные приборы.
Анализ распределения обратных токов по распределению напряжений на резисторах связи при тестовом сигнале позволяет определить потенциально ненадежные СПП при ТО и ремонте без демонтажа преобразователя.
Методики и устройства экспресс-нагрева СПП позволяют организовать массовый входной (выходной) контроль параметров приборов для комплектования плеч преобразователя при изготовлении или капитальном ремонте.
Результаты работы были использованы при выборочных проверках состояния ПП тяговых подстанций Октябрьской ж.д. и Петербургского метрополитена, в учебном процессе по дисциплине «Техническое обслуживание статических преобразователей подвижного состава», в
отчете о НИР по гранту ПГУПС (тема №131, 2002г.) Они могут быть использованы при ТО ПП тяговых подстанций метрополитена, железных дорог и ЭПС.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на семинаре кафедры «Теоретические основы электротехники» ПГУПС 8 октября 2009г.; на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Неделя науки» ПГУПС (1998-2003г.г.); на V Всероссийской конференции по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» (Санкт-Петербург, 8-9 июня 2001г.); на Всероссийской научной конференции «Научно-технический прогресс на транспорте России в XXI веке». (Москва, 2-5октября 2001г.); на Международной научной практической конференции «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики Россию) (Санкт-Петербург. 27-28 июня 2002г.); на Международном симпозиуме «Eltrans' 2003» «Электрификация и научно-технический прогресс на железнодорожном транспорте». (Санкт-Петербург 21-26 октября 2003г.); на Международном симпозиуме «Eltrans' 2005» «Электрификация и развитие энергосберегающей инфраструктуры и электроподвижного состава на железнодорожном транспорте (Санкт-Петербург, 15-17 ноября 2005г); на заседании секции НТС ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» (г. Санкт-Петербург, 30 сентября 2009г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 (двадцать
девять) печатных работ, в том числе получены 9 (девять) патентов на полезную модель Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, и изложена на 132 страницах машинописного текста, в том числе 14 таблиц, 49 рисунков, 7 приложений на 22 страницах. Библиографический список насчитывает 135 наименований. Общий объем работы составляет 154 страницы.
Отказы и основные неисправности полупроводниковых преобразователей
Выход из строя и отказы СП в условиях эксплуатации влияют на надежность и режимы работы как отдельных устройств, так и железнодорожного транспорта в целом. Надежность невосстанавливаемых объектов, какими являются СПП, складывается из свойств безотказности, долговечности и сохраняемости [50]. Количественно надежность характеризуется показателями надежности, которые в общем случае являются функциями времени и внешних воздействий. Для описания надежности СПП при стационарных внешних воздействиях достаточно задать любую из следующих функций: F(t)— функция распределения наработки до отказа; R(t) — вероятность безотказной работы;, f(t) — плотность функции распределения наработки до отказа; A,(t) — интенсивность отказов (ИО). На практике наиболее часто встречается функция ИО. В частности, по-характеру зависимости этой функции от времени принято дифференцировать различные этапы «жизни» приборов, рис: 1.1. нормальной эксплуатации и период старения. Отказы во время приработки объяснены наличием ЄПП со скрытыми дефектами, а отказьгво время:старения — износом и старением элементов; Причины отказов во время- нормальной работы, объясняются по-разному: случайные отказы; случайные концентрации нагрузки, превышающие прочность элементов; несовершенство конструкции, производственные дефекты, эксплуатационные перегрузки. В период нормальной эксплуатации ИО СПП является функцией в первую очередь средней температуры (Т) структуры и приложенного к прибору напряжения (U) или тока (і) т.е ИО AFU,(T, U) или Я=Я(Т, і). Можно сделать вывод, что чем ближе прикладываемое к СПП напряжение к своему предельно допустимому значению, тем сильнее зависимость ИО от напряжения. Во время периода старения момент возрастания функции ИО A,=f(T) для- СПП в. правильно выбранных схемах и режимах эксплуатации превышает 105 ч, что составляет, более 11 лет непрерывной эксплуатации. За это время, как правило, оборудование устаревает и СПП заменяют новыми. В табл. 1.2 кратко суммированы данные по моделям отказов СПП при воздействии больших Наиболее характерными для СПП являются два вида отказов - обрыв и короткое замыкание. Короткое замыкание СПП - это потеря полупроводниковых свойств. При коротком замыкании чаще всего выходят из строя тиристоры ветви того плеча ВИП, где находятся поврежденный СПП, реже возникает повреждение двух и более параллельных ветвей. Нестабильность ВАХ приводит, к тому, что в определенных условиях обратный ток СПП резко увеличивается, а затем уменьшается до нормального значения. Это может являться следствием нарушения герметичности СПП или дефекта при изготовлении. Обрыв внутренней цепи СПП вызывается нарушением его цепи по спаю в результате старения спая. Известно, что при длительной наработке СП (20...40 тыс. ч) число повреждений СПП резко возрастает. В СП СПП включены в, параллельные цепи, поэтому обрыв одного из СПП приводит к перегрузке и перегреву остальных. В оставшихся СШЬускоренно развиваются аналогичные процессы. Для СПП большое значение имеет скорость нарастания- тока нагрузки v crit. Большая скорость приводит к локализации выделяемой энергии в малом объеме кристалла. Длительная работа с крутыми фронтами бросков тока, амплитуда которых не превышает критических, сопровождается возникновением эрозии отдельных участков кристалла, которая приводит, в частности к потере запирающих свойств СПП. Так, надежность силовых тиристоров, использующихся в режимах включения с. повышенными скоростями нарастания тока в открытом состоянии во многом определяется электрическими и термическими процессами, происходящими в области первоначального включения, [51].
В IGBT-модулях паяной конструкции, имеющих многослойную конструкцию с различными коэффициентами теплового расширения [38] в процессе эксплуатации отдельные элементы конструкции получают механические напряжения, которые с течением времени приводят к ухудшению термоконтактов между слоями, что приводит к увеличению теплового сопротивления. Далее развивается связь: увеличение теплового сопротивления; увеличение разности температур между слоями; увеличение механических сдвигов и напряжений; увеличение теплового сопротивления; отказ. Основные причины отказов IGBT паяной конструкции: 1) разрушение и обрыв сварного соединения между параллельными чипами и алюминиевыми проводниками; 2) усталость и разрушение припоя между чипами и поверхностью керамики. Решить проблему разрушения соединительного слоя позволяет технология прижимного контакта конструкции прибора. При прижимном способе соединения и воздействии термоциклов основание модуля «плавает» по теплопроводящему слою относительно теплоотвода, не испытывая термомеханических напряжений.
Метод обработки результатов измерений
С целью боле точного выявления потенциально ненадежных СПП в преобразователе при пирометрическом контроле предлагается способ обработки результатов экспресс-диагностики, в основу которого положен прием «эталонной задачи». Он состоит в анализе отклонений распределения температур, полученного экспериментальным путем, от решения специальным образом поставленной задачи для уравнения теплопроводности со стохастическим источником теплоты.
Область изменения пространственных переменных - двухмерная область D с границей G, соответствующая геометрии конструкции СП в разрезе, рис.2.4.
Предполагается, что до начального момента времени t=0 температура одинакова во всей области. В начальный момент времени в фиксированной области D" zD возникает и при t О поддерживается источник теплоты, мощность которого определяется параметрами СПП. В тот же момент времени возникает, и в дальнейшем поддерживается, постоянное принудительное охлаждение с части границы G (в соответствии с положением вентилятора). Математическая модель описанного процесса может быть сформулирована в виде смешанной краевой задачи для уравнения с источником типа уравнения Бюргерса: величиной, закон распределения которой определяется нагрузкой, а также теплофизическими свойствами материала и параметрами СПП,
Задача (2.1)-(2.3) является задачей для уравнения математической физики со стохастическим источником. Аналитическое решение такой задачи возможно в некоторых частных случаях [90, 91]. Поэтому её решение требует применения численных методов. С учетом геометрии расчетной области и не слишком больших градиентов температур в рассматриваемом случае целесообразно применение метода сеток (метод конечных разностей) в сочетании с методом статистического моделирования для построения решения «эталонной» задачи.
Для численного решения задачи (2.1)-(2.3) использован метод сеток 92, 93, 94, 95, 96]. Геометрия рассматриваемой задачи такова, что область изменения пространственных переменных может быть аппроксимирована прямоугольником без внесения погрешности, связанной с заменой реального контура области сеточным контуром. Указанный прямоугольник согласно методу сеток заменяется прямоугольной сеточной областью D c границей Gr, т.е. совокупностью узлов [Х{ ,ур 4} прямоугольной сетки с шагами h (пространственный интервал) и г (временной интервал) (при этом x=hiXj y=h2yjr t=T$K), Соответствующие производные заменены их разностными аналогами, получаемыми на основе разложения решения в ряд Тейлора:
Существует много способов замены производных их разностными аналогами, приводящих к разностным схемам различной сложности [94] [ Выбор способа зависит от величины градиента температуры, от требуемой точности расчета, соотношения шагов сетки li и т, влияющего на устойчивость разностной схемы. При этом задача сводится к системе линейных алгебраических уравнений, дающей приближенное решение.
Анализ токораспределения преобразователя на примере выпрямительной установки УВКМ-5
В качестве объекта исследования в принята установка метрополитена с диодами типа ДЛ161-200 и резисторами связи 10 Ом. Распределение обратных токов диодов осуществляется на линейном участке ВАХ. В этом режиме с учетом характера изменения рабочего участка обратной ветви ВАХ диод может быть заменен линейным резистором. Схема замещения плеча преобразователя в режиме диагностирования приведена нарис. 3.13. Для расчета схемы использован метод узловых напряжений. Целью исследования является оценка распределения обратных токов и проводимости ветвей выпрямительной установки при экспресс-диагностировании без демонтажа преобразователя. Для решения данной задачи сначала определяются значения сопротивлений резисторов связи, а затем после подачи испытательного сигнала - падения напряжения на них. Для оценки параметров СПП верхнего ряда установки последовательно подается на узлы 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 испытательный сигнал, а узел 1 постоянно заземлен. Для оценки параметров СПП нижнего ряда установки последовательно заземляются узлы 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9; а на узел 1 постоянно подан испытательный сигнал. После измерения падения напряжения на резисторах связи составляются системы узловых уравнений, в которых неизвестными _ не потенциала, а проводимости ветвей О. При этом О, = ±, См, р — электрический потенциал В. Пример системы уравнений для узла 2: (рі=0; р2=Е; P3-(G2+GCI+GC2+G]Q) - (p4 Gc2- Pn-Gw=E-Gcl; - p3-Gc2+ (pf(G3+Gc2+Gcs+Gu) - (ps-Gc3- 9irGn=0; - p4-Gc3+ P5-(G4+GC3+Gc4+Gi2) - p6 Gc4- Pi3-G]2=0; - Ps Gc4+ p6-(G5+ Gc4+ Gc3+ GJ3) - (pr Gc4- pjsGi3=0; -g 6 Gc5+ p7 (G6+Gcs+Gc6+Gi4) - 9a Gc6- 9is Gi4=0; - prGc2+ P8-(G7+Gc6+Gc7+G]5) - p9-Gc7- pi6 G15=0; - Ps Gc7+ P9-(G8+Gc7+G16) - pirGt6=0, Предположим, что параллельный ряд с неисправным СПП известен (это возможно определить с помощью высоковольтного тестера). Пусть это будет нижний ряд. При анализе токораспределения нижнего ряда СП можно пренебречь влиянием верхнего ряда т.к. обратные сопротивления диодов намного больше сопротивлений резисторов связи. С учетом этого рассмотрим систему уравнений при подключении испытательного сигнала в узел 2, узел 1 заземлен. В последующих записях узловых уравнений: Узел 2: (р,=0; р2=Е; ip3 -(l/Rz+l/Rci+l/Rcz)- Р4 -(1/RC2=E/Rci; - P3/RC2+ 94 (l/R3+l/RC3+l/Rc2)- Ps/Rc3=0; -(рЛсз+ 9ї (1/R4+I/Rc3+1/Rc4)- (P /Rc4=0; -q 5/Rc4+ 96- (l/Rs+l/Rcs+VRcd- 97 cs=0; -9 /Rc5+ 9T (1/R6+1/Rc6+1/Rcs)- 98/Rc6=0; -97/RC6+ 9s- (1/R?+1/RC6+1/RC7)- 99/Rc?=0; - ps/Rc7+ 9f (1/R8+1/Rc7)=0; при этом известны следующие величины: Ui2= 9 - фЗ U22= 93 9 1 U32 (р4- (р5, U42= 9$- 9 U52= 96 97, U62- ф7- (р8, U72= р8- (р9, где Tin, U22, U32, U42, U52, Ua, U72- падения напряжения на резисторах связи, первый коэффициент - номер резистора связи, второй- номер узла, к которому подведено испытательное напряжение, В. Перегруппируем члены, содержащие одинаковый множители: ((p3-E)/Rci + (9з- 94 /Rc2+ (рЛ=0; ( Р4-фз)/&с2+ ( Pr Ps)/Rcr 94/R3=0; (9з-94)/Ясз+ (95- 96)/RC4- 9 R4=0; (96-9sXRc4+ (9s- 9?)/Rc5)- 9 /Rs=0; (9r9 $/Rc5+ (9r 9n)/Rc6- 97 6=0; (98 P7)/RC6+ (9s- 99)/Rcr 98 7=0; (99- 9a)/RC7+ 99 /Ra O. Преобразуем полученную систему уравнений: -U]2/RCi+ U22/Rc2 + (Е- UJ2)/R2=0; -U22/Rc2+ U32/RC3- (E- U}2- U22)/R3=0; -U32/RC3+ U42/Rc4- (E- U12 - U22-U32)/R4=0; -U42/RC4+ U52/Rcs- (E- U12- U22-U3rU42)/R5=0; -US2/RC5+ U62/RCs- (E- UJ2 - и22-и32-и42-и52) =0; -U62/RC6+ U72/RCr (E- U12 - U22-U32-U42-U52-U62)/R7=0; -U72/RC7 + (E- U}2- U22- U32-U42-U52-U62-U7Z)/R8=0. Решая систему уравнений, получим: R2=RcrRC2 (Е- U12)/(U12-RC2-U2rRCl); (3.1) R3=RcrRc3 (Е- Uir U22)/ (U22-RC3- U32-RC2); (3;2) R4=RcrRc4- (E-U12 - U22-U32)/ (U3rRC4- U42-RC3); (3.3) R5=Rc4 Rc5- (E- U]2 - U22-U3rU42)/(U42-Rcr U52 Rc4); (3.4) R6=Rc5-Rcf (E- UI2 - U22-U3rU42-U52)/(U52-Rc6- U62 RCs); (3.5) R7=RC6-Rcf (E- Un - U22-U32-U42-U52-U62)/(U62-RCr U72 RC6); (3.6) R8=RC7 (Е- Uir U22- U32-U42-U52-U62-U72)/ U72. (3.7) Таким образом, по известным значениям сопротивлений связи и падениям напряжений на них определяем значение обратных сопротивлений СПП в плече преобразователя и токораспределение в ветвях без демонтажа. Схема замещения диагностирования для узла 3 аналогична схеме, изображенной на рис.3.13, узел 1 заземлен, на узел 3 подано испытательное напряжение. Система уравнений при рз=Е. Узел 3: У2 -(l/Rt+1/RahE/Ra; р4 (l/R3+l/RC2+l/Rc3)- p5/Ra=E/RC2; - p/RC3+ 9s (1/R4+1/Rc3+1/Rc4) 9(/Rc4=0; - Ps/RC4+ Рб- (l/Rs+l/Rct+I/Rcs) 97/Rcs O; -Ft/Res 9f (l/Re+l/Rcs+l/Rci)- (Ps/Rc6=0; - p7/RC2+ 98 (l/R7+l/RC6+l/Rc7)- 99/Rc?=0; - 9s/Ra+ 99 (l/Ra+l/RahO; при этом известны следующие величины: U13= 92-Е; U23=E- 941 U33= 94- 9si и43= 95- 9б! U53= 9s- 97! U63= 9г 98, U73= 98- 9я-Преобразуем данную систему уравнений: ( p2-E)/RC}+ 92/Ri O; (9rE)/RC2+(9r9syRc3+ 9№=0; (9s-94)/Rc3+ (9s- 9б) С4- 9s/R4=0; (9 r95)/Rc4+ (9s- 97ЩС5)- 9 5=0; (9r9t)/Rc5+ (9r 9s)/Rcs- 9? 6-0; (98-97)/Rc6+ (98- 99)/&cr 9 7=0;
Расчет ожидаемого экономического эффекта
Произведен расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения в совокупности методики контроля состояния СПП (гл. 2) и методики выявления потенциально ненадежных СПП по результатам распределения обратных токов в параллельных ветвях без демонтажа преобразователя, для реализации которой разработано устройство экспресс-диагностирования полупроводниковых преобразователей (п. 4.1.1). Расчет ориентировочной стоимости количества СПП, подлежащих ремонту: Программа ремонта полупроводниковых преобразователей на СПб метрополитене в 2009 году составляет 12 выпрямительных установок. Количество СПП, подлежащих диагностике: где Пспп- количество СПП в одной выпрямительной установке, шт; пву- количество выпрямительных установок, подлежащих капитальному ремонту, шт. По формуле (4.1) для УВКМ-6 количество СПП, подлежащих диагностике: подлежащих диагностике: N=N!+N2. N=288+1728=2016 шт. Стоимость одного диода марки ДЛІбГна 2009 год составляет 2,8 тыс. руб. По данным СПб метрополитена при ремонте отбраковывается до 30% СПП. Остальные 70% после диагностики могут, быть использованы в дальнейшей эксплуатации. Из отбракованных 30% СПП около 40% СПП можно было бы сохранить в случае своевременного обнаружения потенциально ненадежных приборов. Стоимость пирометра, который позволяет проводить испытания выпрямительных установок под нагрузкой, на 2009 год составляет 27тыс. руб. Ориентировочная стоимость разработанного: устройства экспресс-диагностирования на 2009год составляет 290 тыс.руб. Итого капитальные затраты составят: К=27+290=317тыс.руб. Расчет ожидаемого годового экономического эффекта Эг от внедрения в совокупности методики контроля состояния СПП под нагрузкой и методики выявления потенциально ненадежных СПП по результатам распределения обратных токов в параллельных ветвях без демонтажа преобразователя , произведен по формуле: Ен- нормативный коэффициент эффективных капиталовложений, для новой техники Ен=0,15; СІ- стоимость і-той составляющей экономики, тыс.руб; Qr объем і-той составляющей экономики, тыс.руб. Эг=(0,3-2016-2,8)0,40-0,15-317=629,826 тыс.руб. При проведении ремонтов ВИЛ на базе крупных ремонтных заводов и локомотивных депо достаточно часто приходится сталкиваться с необходимостью контролировать электрические параметры большого количества СПП как при температуре окружающей среды, (импульсное прямое напряжение UTM, напряжение пробоя UBR, тепловое сопротивление переход-корпус Rhjc, ток удержания 1н, время включения tgt), так и при максимально допустимой температуре р-n перехода (неповторяющееся импульсное обратное напряжение URSM; ударный (неповторяющийся) прямой ток ITSM; повторяющийся импульсный обратный ток IRRM; время обратного восстановления tr; заряд обратного восстановления Q; критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии crit- критическая, скорость (dUo\ нарастания напряжения в закрытом состоянии Л?гй; неотпирающий ток управляющего электрода IGD; время выключения,ПО основной цепи tq ), [50, 55, 56]. В условиях массовых испытаний параметров СПП необходим равномерный и быстрый нагрев большого количества приборов до предельных температур и. поддержание этих температур в заданном интервале в течение необходимого времени:[127,128 .129]. Для этих целей используются индукционные печи; термостаты обычных конструкций. "При индукционном нагреве необходимо применение ИСТОЧНИКОВ1 тока большой мощности: Нагрев СПП в термостатах обычной конструкции достаточно длителен по времени и инерционен, так как нагреваемое тело окружено воздухом, теплопроводность которого достаточно невелика, поэтому передача теплоты от источника греющей мощности протекает с существенной задержкой, а.само нагреваемое тело прогревается крайне неравномерно. При этом в зависимости от конкретной задачи нагрева (скорость нагрева, диапазон заданных температур и пр.) возникает проблема выбора конструктивных параметров устройства с целью достижения указанного результата.
