Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования

Федеральное Агентство Железнодорожного Транспорта Российской Федерации

«Петербургский Государственный Университет Путей СообщенияИмператора Александра I»

Кафедра «Электрические комплексы и системы»

Курсовая работа на тему:

«Расчет защитного действия разрядника в устройствах электрической тяги»

Выполнил студент

Принял преподаватель:

Санкт – Петербург

2023 год

1. 
   Задание на курсовую работу
   

Рисунок 1. Задание к курсовой работе.

В точке О контактной сети электрифицированного участка возникла прямоугольная волна перенапряжения. Длина волны , мкс. Максимальное значение ,кВ. По контактной сети, состоящей из несущего троса и двух контактных проводов, волна движется по направлению к узлу А.

К узлу А подключен другой участок контактной сети, состоящий из несущего троса и одного контактного провода, в конце которого в узле В подключено электрооборудование тяговой подстанции или электровоза.

На шинах тяговой подстанции с целью защиты электрической изоляции оборудования установлен вентильный разрядник Р. Явлением многократных отражений волн в узловых точках схемы пренебрегаем.

Таблица 1. Исходные данные по варианту.

№ варианта
	кВ	мкс	1/мкс	1/мкс	м/мкс	Ом	Ом	м
	45	25	0.0015	0.0025	250	305	225	15000
						R		L
	м	м	-	Ом	мкс	Ом	Ом	мГн
	5000	2000	0,18	5	1.5	200	500	3

---

2. 
   Расчет волны напряжения на изоляции оборудования тяговой подстанции для случая, когда разрядник Р не подключен
   
   1. 
      Определение максимального значения волны перенапряжения в точке А:
      

41,13 кВ



где

- время распространения волны от точки О до точки А, мкс;

– коэффициент затухания на участке ОА.

2. 
   Определение преломленной волны в точке А:
   

где

- коэффициент преломления волны в узле А;

=305 Ом - сопротивление линии до узла;

- сопротивление линии за узлом:

3. 
   Определение максимального значения падающей волны в точке В:
   

=23.31 кВ

мкс

где

- время распространения волны от точки А до точки В, мкс;

– коэффициент затухания на участке АВ.

4. 
   Определение преломленной волны в узле В:
   

Запишем выражение для определения преломленной волны в узле В в операторном виде



Так как набегающий на узел В импульс перенапряжения имеет П-образную форму, то его можно представить как результат наложения двух бесконечно длинных волн разной полярности с отвесным фронтом, сдвинутых друг относительно друга по времени на длину волны

---

:



где

,

- единичные ступеньки (бесконечно длинные волны единичной амплитуды с отвесным передним фронтом).

Воздействие на узловую точку бесконечно длинного импульса с отвесным фронтом равноценно включению цепи на постоянное напряжение, поэтому с учётом теоремы запаздывания операторное изображение П-образного импульса записывается в виде:



Находим операторные сопротивления линий:

=225 Ом – операторное сопротивление до узла В;

–операторное сопротивление за узлом В:



Тогда операторная форма коэффициента преломления волны в узле В:



А операторная форма коэффициента отражения волны в узле В:



где

Z₁ (p) – операторное сопротивление линии до узла;

Z₂ (p) – операторное сопротивление цепи за узлом.

Подставим полученные выражения и получим:



Отдельно раскладываем произведение дробей на простые

,

Тогда







С учётом этого продолжаем:



По найденному изображению находим оригинал для преломленной волны в узле В:



По найденному выражению рассчитываем потенциал в узле В в различные моменты времени и записываем результат в таблицу 2.

Таблица 2.

t, мкс	0	5	10	20	25	40	50	60
	32.17	27.73	26.66	26.34	26.32/5.85	0.08	0.0048	0.00028

---

Построим графическую зависимость как в виде отдельного графика, так и во втором квадранте.

При построении графика за начальный момент времени t=0 взят момент прихода прямой волны в узел В.



2.5 Расчет и построение кривой изменения потенциала в точке N с учетом

падающей и отраженной волн



Отдельно раскладываем произведение дробей на простые
=*

Тогда









Оригиналом такого изображения является



Для падающей волны находим время распространения волны от точки А к точке N



Определим максимальное значение падающей волны в узле N



Для отражающей волны находим время распространения волны от точки А к точке N



Определим максимальное значение отражающей волны в узле N





Построим графическую зависимость как в виде отдельного графика.



3. Расчет волны напряжения на изоляции оборудования тяговой подстанции для случая, когда разрядник Р подключен

Она включает:

1. Расчет и построение вольт-амперной характеристики рабочего сопротивления разрядника

---

где C – постоянная величина; α – коэффициент нелинейности; Ip – ток разрядника, кА

2. Расчет и построение вольт-амперной характеристики заземлителя



где сопротивление заземлителя, 5 Ом

Расчеты вышепредставленных пунктов представим в таблице 4.

	Ip, к А	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
	Uр, к В	0	2,92	3,30	3,55	3,74	3,90	4,03	4,14	4,24	4,33	4,41
	Uз, к В	0	0,25	0,5	0,75	1	1,25	1,5	1,75	2	2,25	2,5
	U ост, к В	0	3,17	3,80	4,30	4,74	5,15	5,53	5,89	6,24	6,58	6,91
t1=5	U отс, к В	0	6,926	13,851	20,777	27,702	34,628	41,553	48,479	55,405	62,330	69,256
	U' пр, к В	0	10,092	17,655	25,080	32,445	39,774	47,079	54,368	61,644	68,911	76,169
t2=10	U отс, к В	0	6,584	17,396	23,746	30,095	36,445	42,794	49,144	55,493	61,843	68,192
	U' пр, к В	0	9,750	21,200	28,049	34,838	41,590	48,320	55,033	61,733	68,423	75,106
t3=20	U отс, к В	0	6,389	12,777	19,166	25,554	31,943	38,331	44,720	51,108	57,497	63,885
	U' пр, к В	0	9,555	16,581	23,469	30,297	37,088	43,857	50,609	57,348	64,077	70,799
t4=25	U отс, к В	0	6,365	12,731	19,096	25,462	31,827	38,192	44,558	50,923	57,289	63,654
	U' пр, к В	0	9,531	16,534	23,400	30,204	36,973	43,718	50,447	57,163	63,869	70,568
t5=40	U отс, к В	0	6,351	12,701	19,052	25,402	31,753	38,103	44,454	50,805	57,155	63,506
	U' пр, к В	0	9,517	16,505	23,355	30,145	36,899	43,629	50,343	57,044	63,736	70,419

---

Смотрите также файлы

• .docx

• Массовые политические репрессии 2050х годов xx века в Казахстане.doc

• Дипломная работа Соцобеспечение. По теме Социальная поддержка детейсирот и детей, оставшихся без родителей.rtf

• Тема. Буквы и ы после ц.docx

• Образ Наташи Ростовой, описание характера и внешности в цитатах.docx