Курсовая работа (т): Модернизация электропоездов переменного тока с целью снижения затрат электроэнергии

При этом ток, потребляемый из контактной сети, определяют выражением [5]:

3.2    Электромагнитные процессы на второй зоне регулирования

Обозначим номер зоны регулирования - . Тогда, рассматривая выражение описывающее работу преобразовательной установки, имеем соотношение:

Рассмотрим первый коммутационный интервал.

Так же, как для первой зоны при коммутации тока вентилей возникает ток короткого замыкания :

Постоянную интегрирования  определим из условия, что при ; , то:

При :

откуда:

Временные диаграммы токов и напряжений для второй зоны регулирования приведены на рис. 3.2.

Рассмотрим второй коммутационный интервал  Согласно [5]:

При , :

При , :

Откуда при , получаем

Рассмотрим первый внекоммутационный интервал, то есть

Рассмотрим третий коммутационный интервал :

При , :

Тогда  в пределах интервала изменяется в соответствии с выражением:

Рассмотрим второй внекоммутационный интервал :

Среднее значение выпрямленного напряжения:

Относительная величина выпрямленного напряжения:

3.3    Определение параметров элементов выпрямительной установки

Определим действующее значение напряжения и тока вторичной обмотки трансформатора.

Действующее значение напряжения всей вторичной обмотки трансформатора  определим по формуле [5]:

где  - действующее значение напряжения на одном двигателе.

Значение тока вторичной обмотки трансформатора в момент пуска:

где  - значение тока двигателя в период пуска.

Выбираем из справочника тиристор типа Т-353-800-33.

Рассчитаем число последовательно соединенных вентилей и параллельных ветвей.

Определим число последовательно соединенных тиристоров.

где     - коэффициент изменения напряжения в контактной сети в сторону его увеличения;

 − коэффициент неравномерности распределения напряжения;

 − наибольшее допустимое напряжение вентиля;

 - максимально возможное в эксплуатации амплитудное напряжение вторичной обмотки на внешней ступени регулирования в режиме холостого хода, В.

где  − амплитудное напряжение, приложенное к одному плечу выпрямительной установки.

Число последовательно соединенных тиристоров в плече:

Определим число параллельно соединенных тиристоров:

где     − пусковой ток двигателя;

 − предельный ток приборов, А.

Принимаем число последовательно соединенных тиристоров , а число параллельно соединенных тиристоров .

Количество вентилей в плече определяем по формуле:

В одной выпрямительной установке содержится

Класс тиристора:

Выравнивание напряжения, прикладываемого к последовательно соединенным тиристорам, достигается включением параллельно тиристорам резисторов , сопротивления которых определяют по формуле [5]:

где  − наибольший ток утечки;

Принимаем

Мощность резисторов  при известном действующем значении напряжения ,приложенного к вентилю:

Емкость конденсатора С, мкФ, применяемого для выравнивания и ограничения напряжения в переходных режимах:

где    − наибольшая разность зарядов восстановления последовательно соединенных вентилей, (Кл)

Расчетные значения емкости конденсатора  и сопротивления , демпфирующего резистора можно найти по соотношениям:

где     - заряд обратного восстановления;

 - расчетное значение индуктивности контура коммутации (его расчет произведен в разделе 4);

, ,  − относительные значения емкости конденсатора и сопротивлений демпфирующего резистора от коэффициента перенапряжений . Зависимости относительных значений , ,  приведены на рис. 3.3.

Принимаем , .

Схема устройства для выравнивания и ограничения напряжений на вентилях плеча выпрямительной установки приведена на рис. 3.4.

В результате произведенных расчетов общее количество элементов схемы, необходимых для работы двухзонного преобразователя, составило:

•        тиристоров типа Т-353-800-33 − 18 штук;

•        демпфирующих резисторов  типа ПЭВ-33 − 18 штук.

•        конденсаторов МГБ 4500 В емкостью 2 мкФ − 18 штук.

•        шунтирующих резисторов  типа ПЭВ-25 − 18 штук.

4.     
ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЗОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА И КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема и временная диаграмма токов и напряжений для двухзонного преобразователя приведены на рис. 4.1.

Среднее значение выпрямленного напряжения, при регулировании на m-й зоне регулирования, определяется из выражения:

где     − действующее значение напряжения одной секции вторичной обмотки трансформатора;

 - текущий параметр в радианах;

 − частота напряжения контактной сети;

 − номер зоны регулирования;

 − угол регулирования.

При  работающих секциях вторичной обмотки трансформатора, мгновенное значение тока питающей сети:

где  - коэффициент трансформации трансформатора.

Действующее значение тока питающей сети на m-й зоне:

Коэффициент мощности на m-й зоне регулирования [5]: