ПЗ (1228604), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Включение в работу тиристоров происходит в соответствии установленным алгоритмом генераторов импульсов, а также обеспечивается синхронизация цепей управления с сетью; поддерживается минимально необходимые углы открытия и закрытия тиристоров.
В качестве наглядного примера на рисунке 1.5 изображены параметры генератора импульсов PV4.
Рисунок 1.5 – Параметры импульсного генератора (PULSE_VOLAGE)
Как уже было сказано выше, в данной модели электровоза реализован ВИП состоящий из трёх параллельных ветвей, каждая из ветвей содержит по два последовательно включенных тиристора, следовательно всего их 6 (D1–D6). Модель тиристоров 2N6405, а производитель Generic.
Максимальная обратная величина напряжения тиристора рассчитывается по формуле
, (1.3)
где 
– действующее значение напряжения на обмотке трансформатора, В.
Подставим в формулу (1.3) численные значения и получим
В.
Для получения графика напряжения на тиристоре 2N6405 используем элементы: датчик напряжение регулируемый напряжением (VOLTAGE_CO-NTROLLED_VOLTAGE_SOURCE) и осциллограф Oscilloscope-XSC2. С учётом потерь в схеме, максимальная обратная величина напряжения равна 
В, что приблизительно равняется расчётному значению.
На рисунке 1.6 представлен график напряжения на тиристоре 2N6405.
Рисунок 1.6 – График напряжения на тиристоре 2N6405
Ниже представлены основные и специфические параметры тиристора 2N6405 в табличной форме [13].
Таблица 1.2 – Параметры тиристора 2N6405.
| Параметры тиристора | Значение | |
| Основные параметры | Тепловое сопротивление перехода, °С/Вт | 1,5 |
| Тепловое сопротивление корпуса, °С/Вт | 0 | |
| Рассеиваемая мощность, Вт | 20 | |
| Максимальная допустимая температура, °С | 100 | |
| Минимальная рабочая температура, °С | -40 | |
| Максимальная рабочая температура, °С | 125 | |
| Класс защиты | 0 | |
| Специфические параметры | Минимальный ток в прямом направлении Ion, А | 16 |
| Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии UDRM, В | 800 | |
| Повторяющееся импульсное обратное напряжение URRM, В | 800 | |
| Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии ITSM, кА | 160 | |
| Отпирающий ток управления IGT, А | 0,03 | |
| Отпирающее напряжение управления UGT, В | 1,5 | |
| Корпус | CASE221A-02 | |
Общая нагрузка модели электровоза представлена в качестве последовательно включенных элементов индуктивности и сопротивления, равных 6 мГ и 0,8 Ом соответственно.
Для получения графика значений напряжения 
и тока 
на нагрузке, используем элементы: датчик напряжение управляемый током на схеме это элемент V3 (VOLTAGE_CONTROLLED_VOLTAGE_SOURCE) и осциллограф Oscilloscope-XSC3.
На рисунке 1.7 представлен график значений напряжения и тока на нагрузке, а также их форма.
Рисунок 1.7 – График напряжения 
и тока 
на нагрузке
Из диаграммы видно, что напряжение на нагрузки равно 
В, а ток приблизительно равен 
А. В интервале времени от 
ms до 
ms работает одна секция вторичной обмотки тягового трансформатора с номинальным напряжением 
В, а в момент времени ms в работу включается вторая секция вторичной обмотки и тогда 
В.
В заключительной части этого раздела, посмотрим, чему равняется коэффициент мощности в модели электровоза, при заданных параметрах.
Коэффициент мощности – это совокупный показатель, характеризующий потери электрической энергии в электросети, обусловленные фазовыми и нелинейными искажениями тока и напряжения в нагрузке [8].
Для получения, численного значений коэффициента мощности (
) используем ваттметр (XWM1).
На рисунке 1.8 показан коэффициент мощности (Power Factor) исследуемой модели электровоза.
Рисунок 1.8 – Коэффициент мощности электровоза
Как видно из рисунка, коэффициент мощности равняется 
, что является довольно низким значением и следовательно необходимо применить меры по повышению данного показателя. Основным способом повышения коэффициента мощности является снижение реактивной мощности электровоза при применении компенсатора реактивной мощности на основе экстремального регулятора. Далее будут рассмотрены вопросы по созданию и применению такого устройства.
2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ КОМПЕНСАТОРА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
К настоящему времени большая часть эксплуатируемого электровозного парка переменного тока, на которых установлены выпрямительно-инверторные преобразователи, такие электровозы имеют, достаточно, низкий коэффициент мощности, который находится в пределах 0,65–0,85, что отрицательно сказывается на энергетических показателях электровоза. А так как железные дороги являются одним из самых крупных транспортных потребителей энергоресурсов, то актуальность проблемы повышения коэффициента мощности выходит на первый план в соответствии с принятой в ОАО «РЖД» программой «Стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 года», целью которой является увеличение энергоэффективности электроподвижного состава [11]. Данная стратегия входит в государственную энергетическую политику, которая нацелена на переход Российской Федерации к энергосберегающим технологиям.
Основными потребителями реактивной мощности электроподвижном составе является преобразовательные установки и тяговые трансформаторы [8].
На электровозах с зонно-фазовым регулированием напряжения, при работе ВИП ток нагрузки основной частоты отстаёт от основного напряжения на угол 
, величина которого зависит от неуправляемого по фазе угла регулирования 
и угла сетевой коммутации 
. В результате фазового сдвига, выпрямительная часть преобразователя потребляет реактивную мощность.
А тяговому трансформатору реактивная мощность нужна для процесса, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.
В данном разделе будут рассматриваться вопросы по разработке и применению компенсатора реактивной мощности, который необходим для уменьшения реактивной составляющей электровоза.
2.1 Потери, вызванные реактивной мощностью
В результате протекания реактивной мощности в тяговой сети увеличивается нагрузка на электрооборудование контактной сети и электровоза, в сети возрастает падение напряжения, а также растёт полный ток электровоза, что ведет к повышению технологических потерь электрической энергии в контактной сети.
С увеличением потерь напряжения в тяговой сети происходит понижение напряжения на электровозе, что приводит к увеличенному потреблению тока, следствием этого является, ещё большие потери сетевого напряжения.
Помимо потребления реактивной мощности, электровозы переменного тока с плавным регулированием напряжения во время коммутации тиристоров в ВИП генерируют в систему тягового энергоснабжения дополнительные гармоники тока, которые вызывают искажения синусоидальности питающего напряжения.
Выпуск электровозов переменного тока с невысокими энергетическими показателями (коэффициентом мощности) приводит к весьма ощутимым потерям электроэнергии.
Расчёты показывают, что передача 1 А реактивного тока вызывают от 5 до 7 раз большие потери напряжения, чем передача 1 А активного тока [8]. Таким образом, потери электроэнергии на железнодорожном транспорте весьма ощутимо сказываются на экономическую составляющую (экономическую эффективность) железнодорожного транспорта.
2.2 Структурная схема электровоза с компенсатором
На локомотивах с электрической тягой компенсация реактивной мощности, происходит при применении компенсатора, в виде последовательно соединенных индуктивности L и емкости C, так называемая резонансная LC – цепь. КРМ подключается к I и II секциям ( = 630 В) вторичной обмотки тягового трансформатора электровоза.
Использование таких установок удобны тем, что не требуют изменения схемы силового преобразователя и подключаются непосредственно к вторичной обмотке тягового трансформатора. Повышение коэффициента мощности происходит за счёт ёмкостного тока LC – фильтра, который смещает потребляемый электровозом индуктивный ток в сторону опережения сетевого напряжения [5].
На рисунке 2.1 представлена структурная схема электровоза с пассивным компенсатором реактивной мощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
