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: 121

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где Д Р Э 2 ~ суммарные потери мощности

на электровозе, включая

потери

 

мощности в главном трансформаторе и расход мощности на соб­

Роч

ственные

нужды, кет;

 

 

 

 

— активная

мощность на ободе

колеса,

развиваемая

на 33-й по­

 

зиции в часовом режиме, кет;

 

 

 

т)э

— суммарный к. п. д. электровоза в часовом режиме на 33-й позиции.

Потери в цепи выпрямленного тока,

включая

мощность

собственных

нужд,

 

 

 

 

 

 

 

А Р Э b S

= Д Р э 2 — Д Р Г Э = 870 — 104,2 = 765,8 кет.

 

 

Эта мощность представляет собой сумму потерь мощности в цепи

выпрям­

ленного тока от постоянной и пульсирующей составляющих этого тока, потерь мощности в звене передачи и мощности, потребляемой на собственные нужды электровоза.

Введем понятие расчетного активного сопротивления цепи выпрямлен­ ного тока. Под ним будем подразумевать такое сопротивление, при прохож­ дении через которое выпрямленного тока в нем будет рассеиваться такая же мощность, как и в цепи выпрямленного тока при прохождении через нее пуль­ сирующего тока.

 

Д л я часового

режима

электровоза

В Л 6 0 К на 33-й позиции такое расчет­

ное

сопротивление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д^эв2

 

765-103

 

 

 

 

RB =

/ | ,

=

30902 = 0,0802 ом,

где / в ч — выпрямленный ток в часовом режиме,

а.

 

Это расчетное

сопротивление

несколько завышено, так как оно вычис­

лено с учетом

потерь мощности в звене передачи и мощности, потребляемой

на

собственные

нужды.

МПС показали [24], что для гармоники 100 гц отно-

 

Исследования

Ц Н И И

шение — = 0,2 -г 0,25. Однако при этом следует

учитывать, что при / д ч =

=

хв

 

 

 

 

 

 

 

515 а действующее значение основной гармоники 100 гц равно всего 90 а.

Полные потери

мощности

в сглаживающем реакторе при часовой нагрузке

 

 

 

АРрг=т*Ряч

 

Яѵо

+1,05тЧІ

Rp&,

где

Rpo — омическое сопротивление обмотки реактора, ом;

 

1,05 — коэффициент, учитывающий наличие высших гармоник в кривой

 

выпрямленного тока;

 

 

 

 

Іх — действующее значение тока

первой гармоники, а;

 

•^ра — активное сопротивление реактора в схеме замещения для гармо­

 

ники

100 гц, а;

 

 

 

 

 

m — число

двигателей, присоединенных к реактору.

 

По данным [24], R p o =

0,016 ом; R v a = 0,33 ом. Потери мощности в реак­

торе при часовой

нагрузке

 

 

 

 

 

Д Р р 2 = 9-5152 -0,016-10-3 + l,05-9.902 .0,33.10-s =63,5 кет.

Расчетное активное сопротивление реактора выпрямленному току

ДР„

RBV=—t£-= 0,0266 ом. m212 дч

Оно более чем на порядок меньше активного сопротивления реактора по отно­ шению к основной гармонике 100 гц выпрямленного тока. В соответствии с [24] суммарное индуктивное сопротивление цепи выпрямленного тока, при -

2 Зак. 265

33


веденное к одному тяговому двигателю, для основной гармоники при часовой нагрузке равно 10,46 ом.

Результирующее индуктивное сопротивление цепи выпрямленного тока

электровоза на частоте 50 гц

 

 

10,46

* в =

=0,871 ом.

 

2-6

Соотношение расчетного активного и индуктивного сопротивлений цепи выпрямленного тока на 33-й позиции при часовой нагрузке

— = 0,092 А 0,1.

Именно это соотношение и принято ниже в качестве расчетного для соот­ ношения сопротивлений в цепи выпрямленного тока.

Индуктивное сопротивление цепи выпрямленного тока на 33-й позиции, приведенное к 27,5 кв,

 

хв 2 7 5 = * в к | э

= 0 , 8 7 Ы 2 , 1 4 2 = 129 ом,

где ктд

— коэффициент трансформации главного трансформатора электровоза

 

на 33-й позиции.

 

Приведенное к напряжению 27,5 кв и выраженное в относительных еди­

ницах

значение выпрямленного

тока

где U0

— действующее значение напряжения

источника питания, в;

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 2-2 приведены

значения

/* и хп

для электровоза В Л 6 0 К

в часо­

вом режиме на 33-й позиции для различных значений к.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2-2

к

 

0,03

0,05

0,10

 

0,20

0,30

0,40

 

 

0,0326

0,0543

0,1086

0,2172

0,3258

0,4344

хп,

ом

3,87

6,45

12,90

 

25,80

38,70

51,60

Соотношение — трансформатора электровоза

составляет — yg , для тяговой

1

1

1

сети ~2 —-g , для тяговых трансформаторов

на подстанциях оно менее JQ ,

11

ав питающих линиях -g- — - j - . Примем для расчетов, что среднее значение

Яв = 0,1

34


Вводя эти данные, получаем следующие выражения токов и на­ пряжений для режимов проводимости и коммутации:

/Г(Ѳ) = /Г(0)е-°-НѲ-ѳ1 )

 

V 2 j L _ [ ( C O s e — 0 , 1 sinѲ)

-

1

'

1

 

 

 

1,01

( 1 + к )

ëkjç—[і_е-о.і(Ѳ-ѳ,)].(2-35)

_(cosOj — 0,1 sin Ѳ0в—o.i (Ѳ-ѳ,)]

0,1 (1 + к)

 

і\

(Ѳ) =

il (0) е - 0 ' 1

(в-в.) — ^

 

[(cos Ѳ —0,1 sin Ѳ)—

 

 

 

 

—(cos Ѳ2 —0,1 sin Ѳ2) er-0-1 (Ѳ-ѳ,)];

(2-36)

 

i*a(Q) = i*t{0)e-°-1

<в - в . ) _ 10£*к[1 _ е - о . і ( Ѳ - ѳ г ) ] ;

( 2 -37)

 

 

 

Ы ;(Ѳ) = J ^ s i n O +

J Ä J L -

(2-38)

 

 

 

 

1 + к

 

 

I+к

 

 

 

 

 

У 2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

Р*

1 . 0 1 ( 1 + « )

[0,1 sin Ѳ2 —cos Ѳ2

+

 

 

 

 

 

я +

 

Ѳх — Ѳ 2 +

 

 

 

 

+

(созѲ 1 - 0,1 sin Ѳх) е ~ 0 А

< ѳ * - ѳ > > ] _

1[ 1 - е - 0 - 1 (Ѳ.-Ѳ,)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

.(2-39)

 

 

 

 

+ —

 

( Ѳ . - Ѳ . )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

в — 0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

( 1 + к )

 

 

Момент начала коммутации Ѳ 2 соответствует и%(Ѳ) =

0. В со­

ответствии

с формулой (2-38) получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K.FZ

 

 

 

 

 

Э2

= —arcsin -==5- .

 

(2-40)

 

 

 

 

 

 

 

 

1/2

 

 

5.Применение метода припасовывания

иметода скорейшего спуска для оценки массива начальных значений токов, напряжений,

углов зажигания и коммутации

Всоответствии с законами коммутации имеем следующие урав­ нения 17]:

«*1 (ѳ.-)=»; (ѳ 2);

*; (Ѳа —) = (Ѳя);

(2-41)

* и ѳ а — ) — * ; ( ѳ 3 ) .

 

2*

35


 

Учитывая,

что

в

установившемся

режиме

работы і*(03 ) =

=

 

и Ѳ3 = я +

Ѳ ъ

получаем

 

следующую систему

транс­

цендентных уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,01 (1 +к)

 

 

 

 

 

 

1

е — 0 , 1 ( Ѳ . - Ѳ , ) . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— ( c o s Ѳ2 -

0,1 sin Ѳ2) -

 

1

= і\ (0)

 

 

'•;<о)+

1,01

( 1 + 0

 

2

 

 

 

 

 

2

(2-42)

 

 

1,01

(cos Ѳ2

—0,1 sin Ѳ3)

g - 0 , 1

 

( я + Ѳ , - Ѳ г ) _ | _

 

 

/ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

-уf--2î- (cos Ѳ х - 0 , 1 sin Ѳх) =

-

і

\ (0)

 

 

 

 

 

 

 

1,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

{[il (0) +

10£* к] е - 0 ' '

( я + ѳ ^ . ) _ іо£* к

=

і* (0),

 

 

 

в

которую

в качестве

неизвестных

вводят

 

четыре корня

— Ѳ ъ

г*(0), i'l(O)

и

£ д . Задаваясь последовательными

значениями

к и лю­

бого из четырех корней, например,

£ д , можно

из системы (2-42)

определить остальные корни, так как система

уравнений

(2-42)

становится

определенной,

а значение

 

Ѳ2 — известным в соответ­

ствии с формулой (2-40).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При таком подходе в систему уравнений входят три корня —

iî(0), »1(0) и ѲІ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения

массива корней

этих

уравнений в реальном

диапазоне работы электровоза был использован метод градиента [28} (скорейшего спуска). При расчетах была принята точность А = Ю - 8 для обеспечения расчетов углов коммутации и зажигания с точ­ ностью до 1-й минуты.

В соответствии с методом градиента матрица исследуемой век­

тор-функции

равна:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

" / і

 

 

 

 

 

(2-43)

 

 

 

 

 

î-

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = »І(0)-

"

1 / 2

к

(cos9

1 - 0,lsin0 1 )

+

1 0 ^ ' c

-0,1

(6

 

 

1,01 (1

 

+к)

 

 

 

1

 

 

У2

 

( c

 

s Ѳ3 —0,1 sin02 ) - ^

 

 

-i't

(0) = 0;

 

^mnl^

+к)

o

1

 

1,01

(1

 

 

 

 

 

 

 

 

>2 =

ч(0) +

?^-(cose

2 ~o,isine 2 )

g—0, 1 ( Я + Ѳ і - Ѳ г )

 

 

 

 

 

 

,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•lO^J«: —iî(0) = 0;

 

 

 

 

 

/з = Ul (0) +

Ю £ * /с] е - 0 ' 1

(^-ѳ»-в.)_ i o £ * к il (0) =

0.

36


Матрица Якоби вектор — функции / равна:

 

 

 

 

 

 

 

# 1

 

 

dfx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛІ (0)

 

dit

(0)

 

 

 

 

 

 

 

W

дх

 

0/s

 

 

àh

 

 

àh

 

(2-44)

 

 

 

 

 

ді\

(0)

 

dit

(0)

à&2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а»? (0)

 

dfs

 

dh

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dit

(0)

dQ2

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

àh

^е—o.i (Ѳ,-ѳ,).

dfx

- =

— l .

àfi

_

0,

 

 

ôi*

(0)

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

1 V

' ' 1 + K

 

Ѵ2к

х

g-0,1 (Ѳ,-Ѳ,).

 

àh

 

_

,.

 

àh

: g — 0, 1 (Я+Ѳ,-Ѳ2).

 

 

sin Ѳ

 

 

 

 

di\

(0)

 

'

 

ai?

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ • = - 0 , 1

Ï-;(0)+

V1,01F

(cos Ѳ2 —0,1 sin92 )

g - 0 , 1

( я + Ѳ . - Ѳ , ) .

 

 

 

 

 

Va

(sin 6j — 0,1 cos9x);

 

 

 

 

 

 

 

1,01

 

 

 

 

 

 

 

( я + Ѳ . - Ѳ , ) .

 

 

 

 

àh

 

 

 

dh

 

^ g - 0 , 1

 

 

 

 

dit

(0)

 

 

dit

(0)

 

 

 

Êll =

_ 0,1 [i[ (0) +

10£* к] e-

°-1

 

 

 

 

 

аѲі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Множитель (д,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(/(fi),

WnWn

/<">)

 

 

(2-45)

 

 

 

 

 

(wnw'n

/<">,

 

WnWnfin))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Wn

— матрица Якоби на п-м шаге приближения;

 

WN

— транспонированная

матрица

 

Якоби

на п-м шаге при­

 

fin)

ближения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— матрица вектор-функции

/ на п-м шаге приближения.

Матрица вектор-корня хСН-')

системы / на (п

+

1)-м шаге при­

ближения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2-46)

Последовательность решения полученной системы такова: задают исходные начальные значения корней системы х ( 0 ) ; опре­

деляют / ( 0 ) , W0, Wo;

по формуле (2-45) определяют JA0;

по формуле (2-46) определяют матрицу вектор-корня л:( 1 ) си­ стемы / н а 1-м шаге приближения.

37