Файл: Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.06.2024
Просмотров: 145
Скачиваний: 3
В связи с тем что активные потери напряжения в цепи выпрям ленного тока отличаются от активных потерь в первичной цепи толь ко множителем -^-, выведенные выше формулы для определения ак тивных потерь напряжения в цепи выпрямленного тока можно вы разить так:
|
|
|
Ди«в = |
— а ' Я п / П |
5 . |
|
|
|
(2-93). |
|||
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначив |
а" |
= — а', |
напишем |
следующее |
выражение |
для |
||||||
полных активных потерь напряжения электровоза: |
|
|
|
|
||||||||
или |
|
AuRZ |
— A«ßi + AuRB |
= (а' + |
а") Rn / и |
э , |
(2-94), |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к - f 1 |
, |
AuRZ |
= aRnIm, |
|
|
|
|
(2-95) |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где а = |
/с |
а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения |
а для |
технических расчетов нормальных |
(режим |
I) |
||||||||
и аварийных режимов (режим II) работы при различных значениях |
к |
|||||||||||
следующие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
0,03 |
0,05 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
|
|
|
а, |
режим |
I |
|
29,2 |
17,9 |
|
9,35 |
5,1 |
3,69 |
2,98 |
|
|
а, |
режим |
I I |
|
27,5 |
16,8 |
|
8,8 |
4,8 |
3,47 |
2,80 |
|
|
Таким образом, полная потеря напряжения при формировании |
||||||||||||
э. д. с. электровоза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
A u 2 = (ß + 0 , l a ) / n a x n . |
|
|
(2-96) |
|
|||||
10. |
Использование установленной мощности |
э л е к т р о в о з а |
|
|
||||||||
Оценим степень использования установленной мощности элект |
||||||||||||
ровозов на дорогах переменного тока. Для этого исследуем в |
каче |
|||||||||||
стве исходных две предельные расчетные схемы, ибо во всех осталь ных расчетных случаях степень использования мощности электро возом будет заключена между этими случаями.
В качестве расчетной схемы электроснабжения предполагаем однопутный участок с контактной подвеской ПБСМ—95 + МФ —100,.
рельсами Р65, трансформаторами на подстанциях мощностью 20 |
Мва |
||
с « к в - с |
= 11,2% и расстоянием между подстанциями |
50 км. |
Рас |
смотрим |
в качестве первой предельной схемы наиболее |
легкий |
слу |
чай, когда на фидерной зоне имеется один электровоз. При удале нии электровоза на 0; 10; 20; 25 км от шин одной из параллельно
54
работающих на тяговую сеть подстанций и работе его на 33-й по зиции параметры сети следующие:
г к с |
= 0,23^-/0,47 ом/км; |
хп |
— х т э |
= 1 0 |
ом |
при / = 10 км; |
||||
х х = |
8,46 |
ом; |
хп |
— х т э = |
11 |
ом |
при / = 20 |
км; |
||
* т э = 1 1 , 1 2 |
ом; |
Хц — х т э |
= 1 1 , 1 |
ом при 1 = 25 |
км. |
|||||
Здесь |
хтэ |
и |
хт — сопротивления |
рассеяния трансформатора |
||||||
электровоза на 33-й позиции и ТЯГОВОГО трансформатора на под станции;
г к с — удельное сопротивление ТЯГОВОЙ сети.
Сопротивление участка питающей сети от источника энергии до вводов на подстанции принималось равным 10% сопротивления •от вводов до токоприемника.
Сопротивление питающей сети хп электровоза при параллельной работе подстанций колеблется в пределах 18,52—22,22 ом, т. е. меняется не более чем на 20%. При этом для часовой нагрузки на 33-й позиции
= 18,52-^22,22 = Q R |
^ 0 U 2 . |
129 |
|
На рис. 2-5 ординатами 0± и 0 2 ограничен участок значений It, соответствующий работе электровоза ВЛ60К на 33-й позиции с мощ ностью часового режима в данном диапазоне значений к, а отрез
ками парабол |
П1 и П2 |
— нижний |
и верхний |
уровни |
работы |
по |
к — — . |
|
|
|
|
|
|
Площадь S |
работы |
одиночного |
электровоза |
ВЛ60К |
в часовом |
|
режиме на 33-й позиции находится |
в пределах, ограниченных |
Ох |
||||
и 0 2 и П1 и П2. Из рис. 2-5 видно, что при движении по фидерной зоне однопутного участка одиночного электровоза ВЛ60К его мощ ность не ограничена.
Рассмотрим вторую предельную схему, когда по фидерной зоне проходит пакет из четырех поездов каждый с часовой нагрузкой на 33-й позиции при минимальном интервале попутного следования. При реализации мощности часового режима скорость движения поезда составляет 52 км/ч, что при 10-минутном интервале попутного следования означает расстояние между поездами около 10 км.
Наиболее |
тяжелой для рас |
|
|
|
|
|||
чета |
оказывается |
мгновенная |
|
|
|
|
||
схема |
расположения |
поездов с |
|
|
|
|
||
наибольшим удалением |
от под |
(ZOMßa. |
|
|
||||
станций (рис. 2-20). При равен |
10км |
10км Wurf |
||||||
стве напряжений на шинах под |
'10км |
10км |
||||||
станций А и Б каждую |
подстан |
\ |
î8 v |
i h |
ц |
|||
цию с примыкающими к ней |
||||||||
двумя |
электровозами |
можно |
4 |
4 |
Рис. 2-20 |
|||
рассматривать |
автономно. |
|
|
|||||
55
Для контура 1-го электровоза в режиме проводимости
р » + ^ - у + t f |
» |
( |
0 ) |
] |
^ x + ( L T 3 l + L B l ) / n ( 0 ) = |
|||
= Ь п і P [ / n (p) + |
/ 1 2 (P)] + L T B 1 P |
I |
n (p) 4- Rnl |
t / u (p) + |
/ ] а (P)] + |
|||
+ |
(^тэг + Я в 1 ) / ц (P) + |
L B |
l |
p / n |
(p). |
(2-97) |
||
Пренебрегаем различием углов коммутации и |
зажигания на 1-м |
и 2-м электровозах. Тогда при равной нагрузке |
и одинаковых по |
зициях работы можно с достаточно высокой степенью точности при |
|
нять допущение, что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
'п(р) |
« |
IM, |
|
|
|
(2-98) |
||
откуда практически вытекает |
условие |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
il t (0)--W1 2 (0). |
|
|
|
(2-99> |
|||||
Изображение (2-97) преобразуем к следующему |
виду: |
|
||||||||||||
|
C Ö £ / M C O S 6 1 + |
і/мвіпѲіР |
£^д г |
+ {Ui+Lal)in{0) . |
= |
|
||||||||
|
|
= |
( L 2 1 + Lal) pln |
(p) + |
+ Rnl) |
l n |
(p\ |
(2-100) |
||||||
где |
i n (0) и / 1 2 |
(0) — начальные значения токов |
электровозов |
в пе |
||||||||||
|
|
|
|
|
риоде |
коммутации; |
|
|
|
|
|
|||
L T 3 i , |
L T 8 2 , L B , , L B |
2 — индуктивности |
рассеяния |
|
трансформаторов |
|||||||||
|
|
|
|
|
и цепи |
|
выпрямленного |
тока; |
|
|
||||
|
RBI, |
RB2, — активные |
сопротивления |
цепи |
выпрямленного |
|||||||||
|
Rnl, |
Ru2 |
|
тока электровозов; |
|
|
|
|
|
|||||
|
— активные сопротивления питающей сети до то |
|||||||||||||
Отсюда |
|
|
|
коприемников электровозов. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
( O t / M c os 6 t + |
^ M s i n B t P |
£ д 1 |
|
|
. |
|
|
||||||
/ и ( р ) = |
|
|
Р + |
" |
|
. |
, f |
|
|
|
|
• (2-101) |
||
|
В формуле (2-101) имеется |
+ |
/_п 1 вместо |
L n |
l и ^ s i + |
Rni |
||||||||
вместо Rzx в формуле для одиночного электровоза. |
|
|
||||||||||||
Для упрощения расчетов введем обозначения: |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
L S I |
+ L n |
l = L£,; |
|
|
|
(2-102) |
|||
|
|
|
|
|
Rsi |
+ Rai |
= Riu |
|
|
|
(2-ЮЗ) |
|||
Тогда оригинал тока 1-го электровоза в режиме |
проводимости |
|||||||||||||
в о. е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
56
І * ( Ѳ ) = |
І : і |
( O J e - 0 - 1 « » - ^ |
— (cos9 - 0,1 sin Ѳ ) + |
|||||||
1 |
1 |
1 1 |
; |
|
|
1,01 (к +1) |
|
|
' |
|
|
|
|
K i |
l^nc |
û |
о |
1 o ' « Q \ |
о— о, 1 |
(9 — 0!) |
|
|
|
1,01 |
|
(со5Ѳг — 0,1 sin Ѳх) е- |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( « 1 + 1 ) |
[ 1 _ . е - о , і ( Ѳ - ѳ 1 ) 3 ) |
(2-104) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
кг — |
n S 1 |
"' ; х п 2 і |
— суммарное |
сопротивление |
анодной |
||||
|
|
|
в 1 |
хаі |
|
цепи 1-го электровоза; |
|
|||
|
|
|
|
|
— сопротивление |
питающей |
сети до |
|||
|
|
|
|
|
|
токоприемника 1-го электровоза. |
||||
Токи в формуле (2-104) отнесены к |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
I к |
|
х п 2 1 |
+ х .пі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Формула (2-104) совершенно совпадает с формулой (2-35), однако при пользовании формулой (2-104) следует иметь в виду, что
г д е ^ И г п ( 0 ) -
Для периода коммутации формулы, описывающие токи для 1-го электровоза, также аналогичны формулам (2-36) и (2-37) и имеют следующий вид:
/5і(Ѳ) - = / ^ ( 0 ) е |
- о . і ( Ѳ - ѳ . ) _ |
|
|
У^. [cosѲ —0,1 sin Ѳ —(cosѲ2 |
— 0,1 sin Ѳ2) е~°-1 |
(в-ѳ.)]; |
(2-105) |
г*1(Ѳ) = і * 1 ( 0 ) е - ° ' 1 ( Ѳ - ѳ 2 ) . _ 1 |
0 £ д 1 Л і [ 1 _ е - о . і |
(Ѳ-ѳ.)]. |
(2-Юб) |
Выпрямленное напряжение и э. д. с. на 1-м электровозе
|
Ub (Ѳ)= |
1 / 2 |
s i n 9 + |
E*AlKl |
; |
|
|
1 + |
« 1 |
1 + |
K l |
"l/~2 |
|
|
|
|
|
- |
[0,1 sin9 2 —cos62 +(cos6i—0,1 s i n O J e - 0 ' 1 |
||||
p * _ 1,01 (1 + |
K t ) |
|
|
|
|
С д і — |
— — |
І Х + Ѳ І — Ѳ 2 + |
|
|
|
|
|
(0) |
[1 _ g - 0 . 1 ( Ѳ г - Ѳ , ) ] |
||
|
|
K l |
1 _ g - О Л ( Ѳ . - Ѳ . ) |
||
|
|
+ |
|||
|
|
0,1(1+кі) |
|
|
|
(2-107)
(ѳ *-ѳ і>]_
_^
(2-108)
57
Полученные уравнения токов и напряжений для 1-го электро воза отличаются от полученных для одиночного электровоза только способом вычисления к и It. В последнем случае
/ в , = г — — |
{ 1 0 9 ) |
Это даёт возможность определять все характеристики |
1-го элект |
ровоза, воспользовавшись полученными выше характеристиками одиночного электровоза, для чего надо вычислить параметры кх и / в ) и по ним по соответствующим характеристикам для одиночного элек тровоза — значения х т , cos ф ь / п э 1 и т. д.
Исходные данные для расчета Р* 1-го электровоза, расположен ного в 10 км от подстанции, следующие:
х т = 8,46 |
ом; |
х п 2 1 = 2 б |
ом; |
||
хтэ=П,12 |
ом; |
xnSl-\- |
хп1 |
= 4\ ом; |
|
х к с = |
4,70 |
ом; |
«! = (),318; |
||
л : в = |
131,5 ом; |
ill |
=0,344 . |
||
Полученным значениям кх и /ві соответствует точка на рис. 2-5, лежащая практически рядом со штрих-пунктирной линией, огра ничивающей уровень мощности часового режима. В этой точке по лезная электромагнитная мощность, реализуемая 1-м электровозом
при часовой нагрузке по току на 33-й позиции, Р т ч 1 = |
4015 кет. |
Однако точка Р*ч1 лежит на характеристике Р* = |
кх) до ее |
загиба (перечеркнутая сплошная линия) и 1-й электровоз может даже
при этой расчетной схеме устойчиво работать, реализуя |
мощность |
||||||||
часового режима до загиба характеристики Р* = |
/(/въ %)• |
||||||||
Для контура 2-го электровоза |
в формулы |
вводятся следующие |
|||||||
параметры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ѵ _ хпХ2 + |
*ді . |
,* |
_ |
7 в2 (ХпХ2 + |
х„і) |
|
|||
/С 2 — |
|
, / в 2 — |
— — |
> |
|
|
|||
ХЪ |
|
|
|
|
1 , Ш П |
|
|
|
|
где хП 22 — результирующее |
сопротивление анодной цепи 2-го |
||||||||
электровоза, а токи в о. е. так же, как и It2, |
отнесены |
||||||||
|
xnZ2 |
xnl |
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные для расчета реализуемой 2-м электровозом |
|||||||||
мощности следующие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л:т |
= 8,46 |
ом; |
х п 2 2 = |
30,5 ож; |
|
|
|||
хТ9=И,\2 |
ом; * п 2 2 + |
* п 1 = 45,5 |
ом; |
|
|||||
х к с |
= |
9,4 ом; |
|
к 2 = |
0,353; |
|
|
|
|
х в |
= |
131,5 |
ом; |
|
/в2 = |
0,382. |
|
|
|
Полученные значения к2 |
и It2 |
определяют |
значения |
Р*Ч 2 на |
|||||
рис. 2-5. Этой точке соответствует полезная электромагнитная мощ ность Р т ч 2 = 3800 кет, реализуемая 2-м электровозом при часовой нагрузке на 33-й позиции. Так же как и для 1-го электровоза, эта
58