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

Текст из файла (страница 7)

б – с предлагаемым компенсатором

Из анализа результатов работы электровоза в штатном режиме (рисунок 3.12–3.14 , а) следует, что первая гармоника потребляемого электровозом тока i₍₁₎ отстаёт от питающего напряжения u на угол фазового сдвига φ, величина которого составляет: на первой зоне φ₁=80,1°, на второй φ₂=57,8° и на третьей φ₃=47,3°. Форма сетевого тока i искажена вследствие процессов, протекающих во время сетевой (γ) и фазной (γ_р) коммутаций. По результатам математического моделирования трёх зон регулирования определены коэффициенты мощности , которые составили: на первой зоне к'_м1=0,169, второй к'_м2=0,514 и третьей к'_м3=0,657.

С применением разработанного компенсатора реактивной мощности (рисунок 3.12–3.14 , б) на всех трёх зонах регулирования достигается совпадение по фазе потребляемого электровозом тока i с питающим напряжением u (φ≈0°), кривая тока i приближается к синусоидальной форме. Таким образом, при близком к нулю значению угла φ коэффициенты мощности электровоза на каждой зоне регулирования составили: на первой зоне к_м1=0,979, второй к_м2=0,980 и третьей к_м3=0,988.

На рисунке 3.15 приведён гармонический спектр потребляемого тока i штатного электровоза и электровоза, оборудованного разработанным компенсатором, при работе на трёх зонах регулирования.

Рисунок 3.15 – Гармонический состав потребляемого электровозом тока i в режиме тяги:

1 – штатная схема; 2 – с предлагаемым компенсатором

Из анализа рисунка следует, что с применением предлагаемого компенсатора реактивной мощности на всех трёх зонах происходит уменьшение амплитудного значения в среднем первой гармоники в 1,12 раз, третьей в 2,15 раза и пятой в 1,45 раз. Отмечается также снижение значений высших гармонических составляющих потребляемого тока i на всех трёх зонах регулирования. При работе электровоза, оборудованного разработанным компенсатором реактивной мощности, происходит увеличение коэффициента искажения синусоидальности потребляемого тока ν, которые составляют для первой зоны ν₁=0,9867, второй ν₂=0,9847 и третьей ν₃=0,9882.

Таким образом, благодаря использованию разработанного компенсатора реактивной мощности происходит увеличение коэффициента мощности к_м на первой зоне на 81 %, второй на 46,6 % и третьей на 33,1 %. На всех трёх зонах регулирования с применением предлагаемого компенсатора заметно явное улучшение формы потребляемого тока, которое увеличивается на первой зоне на 0,26 %, второй на 2 % и третьей на 1,95 %. При использовании на электроподвижном составе разработанного компенсатора реактивной мощности коэффициент мощности электровоза в продолжительном режиме с учётом четвёртой зоны регулирования достигает 0,985. Это достигается в большей степени за счёт уменьшения фазового сдвига φ до нуля во всём диапазоне токовых нагрузок.

3.4 Работа электровоза в режиме рекуперативного торможения

Выполним моделирование работы электровоза в режиме рекуперативного торможения при различных значениях потребляемого тока i на первой, второй, третьей и четвёртой зонах регулирования. В рассматриваемых моделях принято, что локомотив находится на расстоянии 4-х километров от тяговой подстанции ТП1 (рисунок 3.4), питание межподстанцинного участка – двухстороннее, полная длина участка составляет 50 километров. Во всех режимах работы неуправляемый по фазе угол β и угол регулирования α_р приняты равными, соответственно β=35° и α_р=90°.

Результаты моделирования работы электровоза со штатной схемой и предлагаемым устройством компенсации реактивной мощности на всех зонах регулирования приведены на рисунках 3.16–3.19.

Рисунок 3.16 – Мгновенные диаграммы питающего напряжения u и потребляемого тока i при работе электровоза ЭП1 в режиме рекуперативного торможения на 1-ой зоне:

а – штатная схема; б – с предлагаемым компенсатором

Рисунок 3.17 – Мгновенные диаграммы питающего напряжения u и потребляемого тока i при работе электровоза ЭП1 в режиме рекуперативного торможения на 2-ой зоне:

а – штатная схема; б – с предлагаемым компенсатором

Рисунок 3.18 – Мгновенные диаграммы питающего напряжения u и потребляемого тока i при работе электровоза ЭП1 в режиме рекуперативного торможения на 3-ей зоне:

а – штатная схема; б – с предлагаемым компенсатором

Рисунок 3.19 – Мгновенные диаграммы питающего напряжения u и потребляемого тока i

при работе электровоза ЭП1 в режиме рекуперативного торможения на 4-ой зоне:

а – штатная схема; б – с предлагаемым компенсатором

Из анализа результатов работы электровоза в штатном режиме (смотрим рисунок 3.16–3.19 , а) следует, что первая гармоника потребляемого электровозом тока i₍₁₎ отстаёт от питающего напряжения u на угол фазового сдвига φ, величина которого составляет на первой зоне φ₁=75,2° , на второй φ₂=68,6° , на третьей φ₃=64,0° и на четвёртой φ₄=60,1°. Форма сетевого тока i искажена вследствие процессов, протекающих во время сетевой (γ) и фазной (γ_р) коммутаций. По результатам математического моделирования четырёх зон регулирования определены коэффициенты мощности , которые составили: на первой зоне к'_м1=0,244, второй к'_м2=0,354, третьей к'_м3=0,427 и четвёртой к'_м4=0,487.

С применением разработанного компенсатора реактивной мощности (смотрим рисунок 3.16–3.19 б) на всех зонах регулирования достигается совпадения по фазе потребляемого электровозом тока i с питающим напряжением u (φ≈0°). Из этого следует что , при близком к нулю значению φ коэффициенты мощности электровоза на каждой зоне регулирования составили: на первой зоне к_м1=0,958, второй к_м2=0,961, третьей к_м3=0,963 и четвёртой к_м4=0,981.

На рисунке 3.20 приведён гармонический состав потребляемого тока i штатного электровоза и электровоза, оборудованного разработанным компенсатором, при работе на всех зонах регулирования.

Рисунок 3.20 – Гармонический состав потребляемого электровозом тока i в режиме рекуперативного торможения: 1 – штатная схема; 2 – с предлагаемым компенсатором

Из анализа рисунка следует, что с применением предлагаемого компенсатора реактивной мощности на четырёх зонах происходит уменьшение амплитудного значения в среднем первой гармоники в 1,08 раза, третьей в 1,49 раз и пятой в 1,12 раз. Отмечается также снижение значений высших гармонических составляющих потребляемого тока i на всех зонах регулирования. При работе электровоза, оборудованного разработанным компенсатором реактивной мощности, происходит увеличение коэффициента искажения синусоидальности потребляемого тока ν, которые составляют на первой зоне ν₁=0,9691, второй ν₂=0,9700, третьей ν₃=0,9763 и четвёртой ν₄=0,9835.

Использование на электровозе, разработанного компенсатора реактивной мощности, приводит к увеличению коэффициента мощности на первой зоне на 71,4 %, второй на 60,7 %, третьей на 53,6 % и четвёртой на 49,4 %. На всех зонах регулирования с применением предлагаемого компенсатора заметно явное улучшение формы потребляемого тока, которое увеличивается на первой зоне на 1,41 %, третьей на 0,19 %, четвёртой на 0,62 %, на второй зоне улучшение не происходит. При работе электровоза оборудованного разработанным компенсатором коэффициент мощности в продолжительном режиме достигает 0,965. Это достигается в большей степени за счёт уменьшения фазового сдвига φ до нуля во всём диапазоне токовых нагрузок.

С применением разработанного компенсатора реактивной мощности удаётся увеличить коэффициент мощности электровоза в продолжительном режиме до 0,965–0,985 в зависимости от режима работы локомотива.

4 ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ

В результате проделанных исследований я сделал следующие выводы:

- Применение на электровозе пассивного компенсатора реактивной мощности позволяет увеличить в режиме тяги коэффициент мощности по сравнению со штатной схемой с 0,683 до 0,993. При этом улучшается форма кривой потребляемого электровозом тока , характеризуемая значением коэффициента искажения синусоидальности тока , величина которого возрастает с 0,9768 до 0,9962.

- При работе электровоза с малыми токами нагрузки эффективность пассивного компенсатора резко снижается, поскольку параметры LC-фильтра компенсатора рассчитаны на номинальный режим работы.

- Предложен способ компенсации реактивной мощности, заключающийся в обеспечении равенства мощности компенсатора и реактивной мощности нагрузки путём плавного изменения реактивной мощности компенсатора;

- Использование предлагаемого компенсатора реактивной мощности на электровозе в режиме тяги увеличивает коэффициент мощности по сравнению со штатной схемой с 0,683 до 0,992 во всём диапазоне токовых нагрузок. При этом улучшается форма кривой потребляемого тока и коэффициент искажения синусоидальности увеличивается с 0,9768 до 0,9953

- Разработан компенсатор реактивной мощности, реализующий предложенный способ и позволяющий повысить коэффициент мощности электровоза во всём диапазоне токовых нагрузок;

- Проведены компьютерные исследования работы разработанного компенсатора реактивной мощности, подтверждающие его эффективность;

5 МЕРЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ УСТРОЙСТВА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

5.1 Электробезопасность

Разрабатываемое в дипломном проекте устройство компенсации реактивной мощности является многофункциональным устройством, применяемым на ЭПС, питающих мощные тиристорные преобразователи. Это устройство производит компенсацию реактивной мощности в электрической сети, а также обеспечивает стабилизацию напряжения на шинах потребителей, фильтрацию высших гармоник, симметрирование токов и напряжений в сети.

В этом разделе проанализируем потенциальные опасные и вредные факторы, возникающие при эксплуатации разработанного устройства.

Все опасные факторы, которые могут возникнуть в процессе установки, наладки устройства связаны с электробезопасностью.

Под термином «электробезопасность» понимается система правовых, организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества [28].

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно, как, например, движущиеся части, раскаленные объекты, открытые люки, неогражденные края площадки, находящейся на высоте, и тому подобное. Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает термическое, электролитическое и биологическое воздействия. Это приводит к различным нарушениям в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.

Разработанное устройство предназначается для использования в энергетической отрасли промышленности, в том числе и в электроустановках напряжением свыше 1000 В.

Электровоз представляет собой электроустановку – совокупность машин, аппаратов и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Поражение человека электрическим током наступает при прикосновении к токоведущим частям, при прикосновении к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, и при включении на шаговое напряжение.

Шаговое напряжение — напряжение, обусловленное электрическим током, протекающим по земле или по токопроводящему полу, и равное разности потенциалов между двумя точками поверхности земли (пола), находящимися на расстоянии одного шага человека.

Опасность поражения током, а также возможная его тяжесть прежде всего зависят от номинального напряжения. По напряжению различают электроустановки напряжением до 1000 В и электроустановки напряжением выше 1000 В.

Комплекс защитных мер должен соответствовать виду электроустановки и условиям применения электрооборудования и обеспечивать достаточную безопасность [27].

Характеристики

Список файлов ВКР