ПЗ (1230311), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для снижения пульсаций выпрямленного тока в общую цепь тяговых электродвигателей включен сглаживающий реактор СР. Для большего уменьшения пульсаций тока в обмотках возбуждения и, как следствие, магнитный поток тягового двигателя обмотки возбуждения тяговых электродвигателей постоянно шунтируются включенными резисторами R3 (Р4–Р10) и R9 (Р7–Р11), которые обеспечивают постоянное ослабление возбуждения до 92,5 % [15].

Резисторы R4 (Р4–Р5); R5 (Р5–Р6) и R7 (Р7–Р8); R8 (Р8–Р9), а также контакторы силового контроллера Ш1 и Ш4 применяются для двухступенчатого ослабления возбуждения двигателей до 53,5 % и 32 % на последних позициях силового контроллера. Контакторы Ш1 и Ш3, в отличие от остальных, выполнены с дугогашением, так как при возврате контроллера с 19-й на 1-ю позиции они размыкают цепь под током.

1.3 Выпрямительная установка моторного вагона электропоезда ЭР9МК

На электропоездах серии ЭР9МК применяется выпрямительная установка типа УВП-3. Основными элементами выпрямления являются 84 вентиля типа ВЛ-200, которые пропускают ток по электрической цепи только в одном направлении, они расположены в пыленепроницаемой камере под кузовом моторного вагона. В камере расположены шесть блоков по 12 вентилей, и два блока по 6 вентилей для расщепленных частей плеч, расположенных в горизонтальных рядах. Вентили вкручены в алюминиевые охладители с принудительным воздушным охлаждением.

Рассмотрим схему выпрямления при работе выпрямителя на активную нагрузку без учета прямого падения напряжения и обратного тока вентилей, активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора.

Мгновенное напряжение на выходе выпрямителя и приложенное к нагрузке называют мгновенным выпрямленным напряжением u₀. Мгновенный ток, потребляемый нагрузкой, называют выпрямленным током i₀. Среднее выпрямленное напряжение выпрямителя обозначают U₀, а средний выпрямленный ток – I₀ [15].

На электропоездах ЭР9МК применяется однофазная мостовая схема выпрямления. Эта схема имеет преимущество, по сравнению со схемой двухполупериодного выпрямления с нулевым выводом, благодаря лучшему использованию вторичной обмотки трансформатора. В мостовой схеме габариты и масса трансформатора гораздо меньше.

Однофазная мостовая схема выпрямителя состоит из однофазного трансформатора, вторичная обмотка которого питает вентили, соединенные по мостовой схеме (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Однофазная мостовая схема выпрямления

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку трансформатора во вторичной обмотке возникает переменное напряжение u₂. В течение положительной полуволны напряжения u₂ на вторичной обмотке трансформатора ток i₂ будет идти через вентиль 1, активную нагрузку R_H и вентиль 3. Следующий полупериод при изменении направления напряжения u₂ ток пойдет через вентиль 2, активную нагрузку R_H и вентиль 4. Как следствие, в оба полупериода направление протекающего тока i₀ через активную нагрузку R_H сохраняется постоянным. Ток через каждый вентиль протекает только в течение одного полупериода, но вторичная обмотка трансформатора в оба полупериода работает вся.

При рассмотрении схемы выпрямления индуктивность трансформатора считалась равной нулю, хотя она существует и влияет на коммутацию – процесс переключения тока с одного вентиля на другой. Из-за наличия индуктивности обмоток трансформатора мгновенная коммутация невозможна. Существует определенный переходный процесс переключения. Когда ток в одном вентиле уменьшается, а в другом увеличивается, одновременно оказываются открытыми два соседних по порядку включения вентиля.

Рассмотрим процесс коммутации, принимая активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора и прямые сопротивления вентилей, равные нулю. Имеется индуктивность обмоток трансформатора, нагрузкой выпрямителя является большая индуктивность.

Кривые изменения напряжения на вторичной обмотке трансформатора, выпрямленного напряжения и токов вентилей 1-3 и 2-4 показаны на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Коммутация тока в однофазной мостовой схеме выпрямления:

а – напряжение на вторичной обмотке трансформатора; б – выпрямленное напряжение; в – ток вентилей

В тот момент, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора упадет до нуля, выпрямленный ток будет продолжать протекать в прежнем направлении благодаря действующей электродвижущей силе самоиндукции вторичной обмотки трансформатора. Постепенный переход нагрузки начинается тогда, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора изменяет свое направление и начинает действовать против тока в этой обмотке. В период коммутации напряжение на нагрузке выпрямительной установки равно нулю, длительность процесса коммутации выражается в угловых единицах и называется углом перекрытия или углом коммутации ϒ [15].

1.4 Сглаживание пульсаций выпрямленного тока

В схеме наблюдается пульсация тока, что сказывается на работе аппаратов, питающихся этим током, но при включении индуктивности в цепь нагрузки происходит сглаживание пульсаций. На электропоезде переменного тока выпрямленным пульсирующим напряжением питаются тяговые электродвигатели. Форма и величина тока в основном определяются противо-э.д.с. тяговых двигателей и индуктивностью цепи выпрямленного тока. В качестве дополнительной индуктивности в цепь включаются сглаживающие реакторы, так как индуктивность тяговых электродвигателей небольшая.

Рассматривая процессы сглаживания пульсаций выпрямленного тока, за счет наличия в цепи тяговых электродвигателей индуктивности, мгновенное значение пульсирующего напряжения выпрямителя уравновешивается противо-э.д.с. вращения якорей тяговых электродвигателей , которая также может пульсировать, падением напряжения в активном сопротивлении цепи и э.д.с. самоиндукции , вызываемой пульсацией выпрямленного тока, то есть

. (1.1)

Пренебрегая падением напряжения на активном сопротивлении цепи, то получаем:

, (1.2)

следовательно,

_. (1.3)

На графике э.д.с. самоиндукции выражается отрезками ординат, обозначенные штриховкой. Видно, что в интервалах t₁–t₂ и t₃–t₄, в тот момент, когда напряжение на выпрямителе больше, чем противо-э.д.с. двигателя , тогда выпрямленный ток возрастает. В интервале t₃–t₄, когда меньше , выпрямленный ток уменьшается. График пульсации выпрямленного напряжения и тока представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Пульсация выпрямленного напряжения и тока

Относительная пульсация определяется соотношением

(1.4)

Допускается относительная пульсация в силовых схемах однофазного выпрямленного тока ±(25–30) %.

Относительная пульсация увеличивается при уменьшении нагрузки. Для хорошей коммутации тяговых электродвигателей относительную пульсацию желательно поддерживать постоянной в более широком диапазоне нагрузок, поэтому требуется, чтобы индуктивность цепи выпрямленного тока L_B не была постоянной, а менялась вместе с изменением нагрузки по закону гиперболы (кривая 1 на рисунке 1.5):

l_СРL_B = const. (1.5)

Исходя из этого, требуется, чтобы сглаживающие реакторы имели характеристику, приближенную к гиперболе. Эту характеристику обеспечивают сглаживающие реакторы со стальными сердечниками. При небольших нагрузках сглаживающий реактор со стальным сердечником работает на прямолинейной части кривой намагничивания (кривая 2 на рисунке 1.5), следовательно, индуктивность ΔΦ/Δi имеет постоянное и наибольшее значение.

Рисунок 1.5 – Зависимость индуктивности цепи выпрямленного тока и магнитного потока Φ сглаживающего реактора от выпрямленного тока

Режим работы сглаживающего реактора переходит на более пологую часть кривой намагничивания при увеличении нагрузки, а его индуктивность уменьшается [15].

Пульсации тока и магнитного потока главных и дополнительных полюсов тягового электродвигателя вызывают вихревые токи в остове. В результате чего, увеличивается нагрев обмоток тяговых электродвигателей, что отрицательно сказывается на коммутации тяговых двигателей. Пульсация также вызывает трансформаторную э.д.с. в коммутирующих витках обмоток якоря. Для улучшения коммутации и избавления от трансформаторной э.д.с. в коммутирующих витках пульсацию тока возбуждения уменьшают при помощи активных сопротивлений, подключенных параллельно обмотке главных полюсов. В этом случае, постоянная составляющая тока разветвляется обратно пропорционально активным сопротивлениям, а переменная – обратно пропорционально индуктивным сопротивлениям. Переменная составляющая тока полностью протекает по сопротивлению, подключенному параллельно обмотке главных полюсов.

Устойчивая работа тяговых электродвигателей постоянного тока при пульсирующем напряжении обеспечивается сочетанием в работе электрической схемы сглаживающего реактора и шунтировки обмоток главных полюсов активным резистором.

1.5 Внешние характеристики преобразовательной установки

Напряжение на тяговых электродвигателях регулируется ступенями посредством изменения числа витков вторичной обмотки тягового трансформатора. Эти ступени называются ступенями регулирования. Их число зависит от принятого значения колебания тока при пуске двигателей.

В процессе питания тяговых электродвигателей через преобразовательную установку напряжение на двигателях даже на одной ступени регулирования не остается постоянным. Напряжение изменяется от тока нагрузки. Зависимость выпрямленного напряжения от выпрямленного тока на каждой ступени регулирования при неизменном напряжении контактной сети называется внешней характеристикой преобразовательной установки. Выпрямленное напряжение , подведенное к тяговым электродвигателям, определяется по формуле

, (1.6)

где – среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе трансформатора;

– среднее значение выпрямленного тока;

– индуктивное сопротивление трансформатора и первичной сети, приведенное к вторичной обмотке трансформатора;

– коэффициент для учета влияния пульсаций выпрямленного тока на реактивное падение напряжения трансформатора. При обычно применяемой степени сглаживания пульсаций с помощью сглаживающих реакторов ;

– приведенное к вторичной обмотке трансформатора общее активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора и сглаживающего реактора;

– падение напряжения в вентиле;

– количество последовательно соединенных вентилей в двух плечах выпрямительного моста.

Выпрямленное напряжение при холостом ходе

, (1.7)

где – напряжение на вторичной обмотке тягового трансформатора для данной ступени регулирования.

Характеристики

Список файлов ВКР