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

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

 

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 — 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

13 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