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: 141
Скачиваний: 3
|
Кпикя А для к=0,03 1 |
|
|
||||
|
|
б |
» |
«=0,05 |
\ |
|
|
|
|
ß |
» |
к=0,Ю ! |
|
|
|
|
|
Г |
" |
к=0,1О \ |
|
|
|
|
|
Д |
- |
к=0,30 ! |
|
|
|
|
|
Г |
" |
/N7,40 |
|
|
|
ff |
0,1 0,2 0,3 |
0,4 |
0,0 |
" 0,6 |
Ц |
' 0 |
0,1 0,2 0,3 0,4- 0,5 0,6 0,7 I * |
|
Рис. |
2-8 |
|
|
|
|
Рис. 2-9 |
положение электровозов в тяго вой сети при испытаниях позво лило с высокой точностью опре делить все исходные параметры
(лгп, к ,1t, к = — I, а по ним по-
лучить расчетные данные для случаев, когда R = 0 и R Ф О, по изложенной выше и предло женной в [79] методикам и срав нить их сданными эксперимента.
Для большей наглядности на рис. 2-15, а приведены данные по £ д из эксперимента и из рас-
R |
R |
четов для -— ФО |
и — = 0. |
X ' |
X |
Расчетные значения Е^, по лученные по методике [79], ока зываются несколько занижен ными по сравнению с данными, полученными по предложенной выше методике. Максимальная разность результатов не выхо дит за пределы 7—10%. На рис. 2-15, б приведены углы коммутации (т] — б) из экспе римента и по расчету для
—ф 0. Рис. 2-15, б свидетель ствует о хорошем соответствии экспериментальных и расчетных
данных для — Ф 0.
На рис. 2-15, в приведены значения Рт, полученные экс
|
периментально и по расчету |
при |
||||
|
R |
|
|
R |
|
|
|
— |
= |
0 и при —-Ф 0. Как |
вид |
||
|
но из рис. 2-15, в, разница |
меж |
||||
|
ду |
результатами |
эксперимента |
|||
|
и |
расчета при — = |
0 значитель |
|||
|
на и колеблется в пределах |
15— |
||||
|
35%. |
Расхождение между |
ре |
|||
|
зультатами эксперимента и рас- |
|||||
|
чета |
при — |
=^= 0 |
существенно |
||
|
меньше и колеблется в пределах |
|||||
Рис. 2-14 |
О—10%. |
Если |
учесть, |
что |
44
r \
ад |
|
|
|
|
|
V |
|
|
TVT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
от— |
|
|
|
|
|
|
Расчет при |
jf-O |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет при |
j-i=0 |
||
0,75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
По эксперименте |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,601 |
2t |
4 | ff |
8 i 10 _ 12 H 16 18 20 |
22 lh 261 |
28 30 32 3^ |
36 30 Щ |
||||||
. |
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 15 17 19 21 23 |
25 27 29 31 33 35 |
37 39 |
|||
0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
осциллограммы |
У, " , '7 '? . '? ,ZV /f |
,z7 z? |
l? 'У , J f ô7 J f |
?°r |
1 3 5 7 9 ' il' 13 ' è' 17 ' 19 |
21 23 ' 25 ' 27 29 31 33 |
35 37 39 |
|
|
№ |
осциллограммы |
|
1 3 5 7 9 H 13 15 17 19 21 23 25 27 23 3! 33 35 37 39 № осциллограммы
Рис. 2-15
измерения |
напряжения на |
тяговом |
двигателе, а |
следовательно' |
и оценки Рт |
включают активные потери напряжения в нем, то раз |
|||
ница между |
результатами |
расчета |
мощности Рт |
при — Ф- 0 и |
эксперимента практически отсутствует. |
|
Сравнение расчетных и экспериментальных данных показывает, что расчет показателей качества с учетом активных сопротивлений в цепи по предлагаемой и приведенной в [79] методикам позволяет уточнить режим работы электровоза, особенно такие важнейшие характеристики, как э. д. с. тяговых двигателей и полезно реали зуемая мощность на ободе колеса электровоза. Предлагаемая ме тодика позволила получить все необходимые для расчетов работы системы электроснабжения характеристики электровоза и уточнить углы коммутации и значения о, % и cos ц>1 электровоза.
8. Физический процесс установившегося режима работы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
преобразовательного электровоза при— фО |
|
||||||||
|
|
|
|
П е р и о д п р о в о д и м о с т и |
|
|
|
||||
На рис. 2-16 представлены в качестве примера кривые токов и на |
|||||||||||
пряжений |
в |
цепи |
преобразовательного |
электровоза для к = |
0,10 |
||||||
и Е*а = |
0,65, |
построенные |
по данным |
расчета |
этих |
величин |
на |
||||
БЭСМ-4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На участке от TJ(9J) до (я. + о)(Ѳ2 ) в цепи электровоза |
сохраняется |
||||||||||
режим проводимости (ключи |
1—3 на рис. 2-3 |
замкнуты) и напря |
|||||||||
жение |
источника |
питания |
уравновешивается |
в |
соответствии |
||||||
с рис. 2-16, а. На рис. 2-16, |
б в масштабе |
10 : 1 построены кривые |
|||||||||
напряжения на индуктивности иха1(Ѳ) |
и на активном |
сопротивле |
|||||||||
нии «дп і(Ѳ) питающей сети, |
а также |
сумма |
этих |
напряжений |
|||||||
иж п і(Ѳ) |
+ |
ыяп і(Ѳ). Выпрямленное напряжение |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ив (Ѳ) = UM sin Q-xn |
- |
Ra |
i, (Ѳ). |
(2-64) |
Оно получено на рис. 2-16, а как разность между напряжением источ ника питания и кривой их п і(Ѳ) + uRnl(Q), изображенной на рис. 2-16, б. Кривая мв(Ѳ) на рис. 2-16, а показана утолщенной ли нией.
В соответствии с рис. 2-17 выпрямленное напряжение уравнове шивается в периоде проводимости следующим образом:
ив (Ѳ) = Ел + хъ + # в k (Ѳ ). (2-65)
Второй член правой части уравнения (2-65) сохраняет положи
тельное значение в интервале от Ѳ = Q1 до |
Ѳ = Ѳм , ибо в этом ин |
||
тервале производная |
положительна. Начиная |
с момента Ѳм , |
|
соответствующего максимальному значению |
тока в |
цепи г э ( Ѳ ) т а х , |
46
производная - ^ р становится отрицательной, и эта составляющая
уравнения (2-65) меняет свой знак. В отличие от напряжения на индуктивности напряжение на сопротивлении Я в в течение всего пе риода не меняет своего знака и третий член уравнения (2-65) положи телен. На рис. 2-16, а напряжение на сопротивлении RB затенено.
Начиная с момента Ѳм напряжение на индуктивности цепи вы прямленного тока компенсирует потери напряжения на сопротив лении RB и разность между мгновенными значениями ив (Ѳ) и э. д. с. тяговых двигателей Ед.
Пе р и о д к о м м у т а ц и"и
Вмомент времени Ѳ2 = л + о, соответствующий углу зажига ния, начинается период коммутации. Это соответствует замкнутому положению ключей 1, 2, 3 и 4 (см. рис. 2-3) и режиму короткого за мыкания цепи переменного (контур /) и выпрямленного (контур / / ) тока (см. рис. 2-17, б).
Рис. 2-16 |
Рис. 2-17 |
47
В контуре / в интервале Ѳ2 ^ Ѳ ^ JX + |
Ѳх баланс напряжений |
|||
определяется следующим образом: |
|
|
|
|
UM sin Ѳ = |
хп |
H (Ѳ) Ra, |
(2-66) |
|
где i2 (Ѳ) — ток короткого |
замыкания |
в |
цепи переменного |
тока |
(см. рис. 2-16, в). |
|
|
|
|
Первый член правой части уравнения |
(2-66) отрицателен в тече- |
ние всего периода коммутации, так как —-~ отрицательна. Вто
рой член в уравнении в первой части периода коммутации |
положи |
|
телен, так как здесь І2(Ѳ) ^ |
0. Во второй части периода |
< 0 |
и второй член правой части |
уравнения (2-66) становится |
отрица |
тельным.
Таким образом, напряжение источника питания (отрицательное в течение всего периода коммутации) уравновешивается алгебра ической суммой первого и второго членов уравнения (2-66), что ясно видно из рис. 2-16, а.
В короткозамкнутом контуре цепи выпрямленного тока баланс напряжений характеризуется следующим уравнением:
£ д + Х в ^ Г + / з ( Ѳ ) і ? в ^ 0 ' |
( 2 - 6 7 ) |
где і3 (Ѳ) — ток короткого замыкания на стороне выпрямленного тока в периоде коммутации (см. рис. 2-16, в).
Второй член уравнения (2-67) отрицателен в течение всего периода коммутации, так как производная di3(Q) отрицательна. „Первый
и третий члены — положительны. Таким образом, э. д. с. тяговых двигателей и потеря напряжения в активном сопротивлении цепи выпрямленного тока в периоде коммутации уравновешиваются на пряжением на индуктивности цепи выпрямленного тока, что видно из рис. 2-16, а.
В соответствии с законами коммутации ток в конце периода про водимости (при Ѳ > Ѳ2) равен току в начале периода коммутации в обоих контурах коммутации, ток г'3(Ѳ) в конце периода коммутации равен по величине и противоположен по знаку току г'2(Ѳ) в конце периода коммутации. Оба тока по величине равны начальному зна чению тока г'х(0) в режиме проводимости.
Все это иллюстрируется рис. 2-16, в, показывающим характер изменения производных потокам в обоих периодах. Сравнение кри вых токов на осциллограмме рис. 2-17 и расчетных на рис. 2-16, а показывает, что форма кривых в периодах проводимости и комму тации практически идентична, что очень важно для оценки падения напряжения в индуктивностях анодной и катодной цепей, влия ющих в свою очередь на э. д. с. и скорость преобразовательного электровоза. Для большей наглядности изложенного на рис. 2-16, в штриховой линией нанесена кривая тока электровоза с осцилло-
48
граммы 11 (см. табл. |
2-3), данные которой практически совпадают |
|
с расчетными данными (см. рис. 2-16, в) и при этом форма |
кривых |
|
(особенно в периоде |
проводимости, что очень важно для |
оценки |
э. д. с.) идентична. |
|
|
9. Особенности формирования э. д. с. электровоза
Впервые на особенность формирования активных и реактивных потерь напряжения при оценке э. д. с. электровоза с учетом нелиней ного характера кривой тока электровоза было указано в [126].
В соответствии с формулой (2-24) э. д. с. электровоза из условия равновесия напряжений за период в о. е.
El = 4 " f ("К 2 sin Ѳ — |
(Ѳ)— 0, l t î (Ѳ) — |
^ iï (Ѳ) dQ. |
(2-68) |
Исследуем правую часть уравнения (2-68). Первый член |
|
||
Аи*п = \ - ^ - sin |
Ѳ^Ѳ = J ^ i (cos Q1 |
— cos Ѳ2) |
(2-69) |
и физически представляет собой площадь синусоиды в пределах периода проводимости. Наличие периода коммутации приводит к тому, что напряжение источника питания, формирующее э. д. с.,, снижается по сравнению с напряжением холостого хода на величину
Au* = У^- (2—cosei + coseg). |
(2-70) |
Эту потерю напряжения можно рассматривать как составляю щую индуктивных потерь напряжения и представить так:
(2 - cos Ѳх + cos Ѳа ) = ß' / п э , |
С2 "7 1 > |
где ß' — поправочный коэффициент, позволяющий выразить ком мутационную потерю напряжения через произведение действующего значения первичного тока / п э на индуктив ное сопротивление анодной цепи ха.
Умножая левую и правую части уравнения (2-71) на действую щее значение напряжения питания Ua, получаем
V*Un (2—cose1 + cos8s ) = ß ' x n / I 1 8 . |
(2-7 2 > |
Из этой формулы видно, что ß' можно рассматривать как поправоч ный коэффициент к хп при оценке коммутационной потери напря жения через произведение действующего значения первичного то ка на хп.
49