Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к его вторичной обмотке,
R=-R1 +R2, (117)
где R1 и R2 - активные сопротивления первичной и вторичной
обмоток трансформатора, прежде всего может оказывать влияние на величину угла перекрытия Tf. Выясним характер этого влияния и необходимость учета его при практически возможных значениях R.
С учетом активного сопротивления уравнение для переменного тока во время коммутации примет вид:
di
Uм sin ut = L + Ri,
или
X -^t + Ri = Um sin wt,
U.
(118)
откуда
где А - постоянная интегрирования;
ф - угол сдвига по фазе принужденного тока ^tg cpj= ;
Z - полное ^сопротивление трансформатора (7? = R2 + X2).
Для случая, когда Xe = оо и выпрямленный ток полностью сглажен, при W=O ток і = - Ie, откуда:
Sintp
A = U
-L
* ,
I=S1K Sin ч - 1в)ех +Ih sin {wt - <Р),
(119)
UftSinut
где
ил
Выражение (119) позволяет судить об особенности процесса коммутации -при наличии активного сопротивления в цепи переменного тока.
На рис. 58 кривая AB представляет переменную составляющую тока ZKsin (wt - ср), которая отстает от кривой напряжения сети Um sin wt не на 90°, как в случае R= 0 (см. рис. 32), а на угол ср. Состав-
-B-wt
ляющая (IK sin <р - 1в)е х " в начальный момент (u)f=0) равна ZjtSin <р-Ie и, следовательно, начинается в точке С, уменьшаясь далее по экспоненте CD. Разность ординат кривых CD и AB при iof =0 равна -Ie. Если бы первая составляющая не падала по экспоненте, то ток трансформатора изменялся бы по синусоиде EG, представляющей синусоиду AB, смещенную вверх на 7Ksin<p - Ie. В этом случае процесс коммутации протекал бы быстрее, чем при R= 0, и угол перекрытия
88
Рис. 58
был бы значительно меньше. Однако в действительности за счет затухания постоянной составляющей изменение тока трансформатора происходит по кривой E - F, более близкой к косинусоиде, изображенной на рис. 32.
Отличие этой кривой от косинусоиды зависит от отноше-
ния -^r . Нетрудно видеть, что при R = 0, а следовательно,
tp = 90° выражение (119) принимает вид (58). О влиянии R на протекание процесса коммутации можно судить по величине угла перекрытия у, зависимость которого от тока нагрузки /" находится из выражения (119), если в него подставить условие u,t = -[, і = Ie:
к *
- -С Wt
откуда
Ib =(/Ksin<p - Ів)е х + /Asin(y - <р),
Ie е * т sin у+sin (у-у) ^ 120J
1 + е~* т
Зависимость 7=/(7^ согласно этому выражению представ-
"(fr)
лена кривыми рис. 59 для значений = 0; 0,2 и 0,5.
А
g
Значение -у- = 0,2 (tg<p = 5) соответствует соотношению со-A
противлений для трансформатора электровоза; большую вели-?
чину-тг-" 0,5(tgcp - 2) имеет контактная сеть. А
Как видно из этих кривых, при = 0,2 омическое сопротивление оказывает небольшое влияние на угол перекрытия у, причем до значений ~ порядка 0,2 это влияние весьма мало.
'к
При больших значениях = 0,5 угол перекрытия заметно
А
уменьшается.
Однако этот эффект является следствием главным образом уменьшения величины тока короткого замыкания Ik под влиянием R. Если же полученные по выражению (120) углы у отнести к отношению
Ie I.
Tx =Tkcos^' Um
где, как это принято выше Ix - -,
89
то кривые Y = резко сближаются, причем и кривая для
g
---0,5 уже не дает существенного отклонения от кривой R=O. А
Следовательно, как при расчете номинальных электромагнитных характеристик выпрямителя электровоза, так и при расчетах, учитывающих влияние падения напряжения в сети, следует пользоваться соотношениями, приведенными в § 4, не принимая во внимание омического сопротивления в цепи переменного тока, т. е. омических сопротивлений трансформатора и сети.
Этот результат получен для случая коммутации от -Ig до +Ie, однако очевидно, что и при пульсации выпрямленного тока, когда коммутация происходит от большего по абсолютной величине тока i? до меньшего t0, нет оснований ожидать другого результата.
Активное сопротивление цепи во время одиночного горения R+Re, где Rg -активное сопротивление цепи выпрямленного тока (сглаживающего реактора и тяговых двигателей), также оказывает некоторое влияние на форму кривой тока, но это влияние еще меньше, поскольку сопротивление Re мало и отно-
Re
шение -тг- при наличии сглаживающего реактора с большим 1 Ae
индуктивным сопротивлением много меньше 0,2.
Так, например, для опытных электровозов серии НО отношение ~ = 0,0435. As
Поэтому, в первом приближении, влияние активных сопротивлений на характеристики выпрямителя может учитываться по величине потерь, вызываемых в них эффективными значениями токов.
Электромагнитная мощность выпрямителя
P-=UeIe,
'У/ Y
% <*л
SO /
А 7
W .FS V
Г
я // •
о OJ 0.2 OJ Ofi 45 Qe Q7 Qgfyfa Рис. 59
а мощность, подводимая к тяговым электродвигателям, равна '90
Pd = OJn- RI2- Rdp ІІф - LUdzIe, (121)
где LUde - падение напряжения в дуге вентилей, равное ~ 20 в для схемы с нулевым выводом и •- 40 в для мостовой схемы, поскольку здесь цепь тока в любой момент замыкается через два вентиля; Rdp-активное сопротивление сглаживающего реактора; R - активное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке согласно (117). Для схемы с нулевым выводом потери в обмотках трансформатора равны
