Курсовая работа (т): Модернизация электропоездов переменного тока с целью снижения затрат электроэнергии, страницы 21-25

4.2 Расчет внешней характеристики преобразователя с ФКУ и двухзонным регулированием напряжения

Внешняя характеристика преобразователя установленного на электропоезде ЭР9П приведена в [5].

Произведем сравнение внешней характеристики преобразователя с ФКУ и без ФКУ с внешней характеристикой эксплуатируемого выпрямителя.

Определение коммутационных потерь. Потеря напряжений из-за коммутации тиристоров и, следовательно, пульсации тока рассчитывают по формуле:

где − номинальный выпрямленный ток, равный номинальному току электродвигателя;

− суммарное индуктивное сопротивление обмоток трансформатора и приведенного индуктивного сопротивления контактной сети.

Действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора вычисляем по формуле:

где − номинальное напряжение на одном тяговом двигателе

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора зависит от индуктивной составляющей напряжения короткого замыкания , которое составляет от номинального.

Приведем индуктивное сопротивление контактной сети ко вторичной обмотке:

где − индуктивное сопротивление контактной сети;

− коэффициент трансформации трансформатора.

Суммарное индуктивное сопротивление:

Напряжение подведенное к тяговым двигателям:

где − падение напряжение в ветвях;

- общее активное сопротивление преобразовательной установки.

где , − активное сопротивление первичной и вторичной обмотки трансформатора соответственно;

- активное сопротивление сглаживающего реактора;

− коэффициент, учитывающий, что в период коммутации активное падение напряжения не действует в цепи выпрямленного тока,

Для удобства расчета удобно эквивалентное сопротивление преобразовательной установки привести к току одного тягового двигателя:

Эта внешняя характеристика рассчитана для двухзонного преобразователя без ФКУ.

Для преобразователя с ФКУ полный ток на 10% меньше, и поэтому внешняя характеристика будет иметь вид:

4.3 Определение параметров сглаживающего реактора

Постоянная электродвижущая сила (ЭДС) двигателей не уравновешивает переменную составляющую выпрямленного напряжения. В цепи возникает переменная составляющая тока, ограничиваемая только индуктивным сопротивлением двигателей. Однако, это сопротивление при шунтированных обмотках возбуждения мало и не обеспечивает необходимого сглаживания тока.

Сильная пульсация тока ухудшает коммутацию двигателей и вызывает большие добавочные потери энергии. Поэтому в цепь двигателей вводят сглаживающий реактор.

Сглаживающий реактор предназначен для того, чтобы снизить пульсации тока тяговых двигателей до допустимого значения. Таким образом, задаемся допустимой величиной пульсации тока тяговых двигателей

Обозначим:

- среднее значение выпрямленного напряжения на m-й зоне регулирования.

− действующее значение выходного напряжения на m-й зоне регулирования.

Действующее значение выпрямленного напряжения можно определить как сумму двух составляющих: постоянной составляющей и суммы гармоник, то есть:

где − гармонические составляющие выпрямленного напряжения.

Используя метод основной гармоники, учтем только основную первую гармонику напряжения, то есть будем считать:

тогда

разделим левую и правую часть на и извлечем квадратный корень:

обозначим

где - коэффициент формы;

где - коэффициент пульсаций;

определим :

Индуктивность сглаживающего реактора можно определить, рассмотрев схему замещения цепи тяговых двигателей (рис. 4.11).

На схеме - суммарная индуктивность тяговых двигателей.

Переменная составляющая тока в силовой цепи тяговых двигателей может быть определена из выражения:

Задаваясь допустимой величиной пульсации тока и основной гармоникой выпрямленного напряжения можно определить суммарное сопротивление Х:

При этом индуктивное сопротивление определяют на частоте, в 2 раза превышающей частоту питающей сети, то есть на частоте 100 Гц.

Определим по формуле:

при

Определим коэффициент пульсации:

Найдем суммарное сопротивление Х:

Индуктивность тягового двигателя типа РТ51Д составляет 0,9 мГн

По приведенным выше формулам определим значения , а также

.
КОНСТРУКТИВНАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

5.1 Технические данные

Номинальное напряжение………………………………………1650 В

Ток часового режима………………………………………………….530 А

Ток длительного режима……………………………………………350 А

Начальная индуктивность…………………………………………15 мГн

Индуктивность при подмагничивании током 350 А………………11 мГн

Омическое сопротивление обмотки постоянному

току при ………………………………………………..0,0193 Ом

Сглаживающий реактор предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей.

Реактор выполнен с одностержневой разомкнутой обмоткой с магнитопроводом радиальной шихтовки из лакированных листов электротехнической стали Э22, толщиной 0,5мм ГОСТ 214271-75 и однослойной цилиндрической обмоткой из медной ленты МГМ 1,95×65 ГОСТ 4342-75 с намоткой на ребро и межвитковыми зазорами. Цилиндрическая и торцевая поверхности магнитопровода изолированы стеклопластом из стеклоткани и полиэфирной смолы НПС-609-21м, СТ УЗО-14366-65, который обеспечивает механическое скрепление пластин электротехнической стали и изоляцию обмотки от стали магнитопровода. Витковая изоляция обмотки обеспечивается прокладками из электронита толщиной 1мм. Прокладки охватывают витки со стороны внутреннего диаметра примерно на 2/3 высоты шины.

Зазор между витками составляет 2 мм. Обмотка вместе с межвитковой изоляцией и торцевыми кольцами собирается на магнитопроводе, опрессовывается в осевом направлении и пропитывается в изоляционном лаке ПЭ-933 с последующей сушкой.

Магнитопровод вместе с обмоткой своими торцами устанавливается в специальные выборки из гетинакса толщиной 40мм ГОСТ 2718-75 и стягивается в осевом направлении пятью шпильками из дюралюминия Д1Т ГОСТ 4631-75.

Выводы реактора выполнены гибкими шунтами с целью обеспечения надежной работы в эксплуатации. Для крепления на электропоезде реактор имеет четыре установочных уголка.

Магнитная система заземлена металлической пластиной на один из установочных уголков.

В эксплуатации реактор проходит все необходимые осмотры и ремонты согласно инструкции по эксплуатации.

5.2 Эскиз электромагнитной цепи

Эскиз электромагнитной цепи приведен на рис. 5.1.

5.2.1 Выбор обмотки

Для обмотки используем медную ленту . Зазор между витками 2 мм. Примем число витков равным 115. Длина катушки равна:

где − толщина медного витка;

− зазор между витками.

Сечение шины:

5.2.2 Выбор магнитопровода

Примем диаметр стального магнитопровода равным 300 мм. На магнитопровод укладывают два слоя изоляции толщиной 6,5 мм. На торцах толщина изоляции 2,5 мм.