Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
(/Asin(7t + ?)= - i/"sin?.
Кривая выпрямленного напряжения для рассматриваемого случая приведена на рис. 5, о. Постоянная составляющая напряжения
n+?
U'e = -1 j* Um sin wt dwt = Um cos ? = Ueo cos ?, (4)
___P
1 В игнитронах возможно регулирование изменением угла "зажигания" дуги зажигателями (см. гл. VII).
им
26
т е выпрямленное напряжение тем меньше, чем больше угол ?;
при' ? = 90° U'e = 0-
Сеточное регулирование отличается простотой аппаратуры, что1 легко позволяет осуществить плавное, бесступенчатое изменение напряжения на тяговых двигателях, однако оно вызывает ухудшение коэффициента мощности электровоза.
Действительно, при сдвиге зажигания вентилей на угол ?, на тот же угол смещается ток в первичной обмотке трансформатора по отношению к напряжению сети, причем по величине он остается
равным It = -у К-в результате, как это ясно из рис. 5, б,
основная гармоника тока Iх отстает на угол ?, т. е.
costp = eos?, а коэффициент мощности
2]Л2
АЛ/УУ
IaO =
-cos?,
(5)
или. так как согласно (4) U'
cos?
Г,
Po
_ 2/2 ^ и'е_
Рис. 6
Ua
(6)
Следовательно, коэффициент мощности падает пропорционально напряжению.
Кроме неудовлетворительной характеристики коэффициента мощности, этот способ регулирования сильно повышает пульсацию выпрямленного тока, так как кривая выпрямленного напряжения распространяется в область отрицательных значений, где выпрямленный ток протекает против э.д.с. трансформатора (рис. 5).
Коэффициент мощности при сеточном регулирований можно повысить введением дополнительного так называемого нулевого (или буферного) вентиля 0 по схеме рис. 6. Нулевой вентиль может быть неуправляемым или постоянно "открытым". Он пропускает ток цепи нагрузки в начале каждого полупериода, пока фазовый вентиль остается запертым. Во время "горения" нулевого вентиля выпрямленный ток Ib замыкается по так называемому буферному контуру, т. е. протекает через нулевой вентиль, помимо обмотки трансформатора под действием э. д. с. самоиндукции цепи тяговых двигателей.
На рис. 7, а приведена кривая выпрямленного напряжения при некотором угле регулирования а. От начала каждого полупериода до wt = а ток протекает через нулевой вентиль и выпрямленное напряжение равно нулю. В момент зажигания фазо-
27
вого вентиля выпрямленное напряжение равно Um sin а и далее до конца полупериода изменяется по синусоиде UllSinwt. Постоянная составляющая его равна
и,
1 + cos а
U.
sin wtd = 1 -4- cos а
о-
(7)
Рис. 7
Регулирование происходит при изменении угла а в пределах Oi а = 0°, когда Ue = Ueo, до а = 180°, когда Ue "= 0.
Из рис. 7,6, где даны кривая тока в первичной обмотке трансформатора и ее основная гармоника іл, следует, что для трехвентильной схемы
COS 9 = COS Y ,
а эффективное значение тока сети
(8)
1т =
1
а)
-T1*
Jr - а
Кажущаяся мощность
Ur,г =W^Y ^^шУ
28
а активная мощность
P = Ueh=UIe
V2 (1 + cos")
Откуда коэффициент мощности
Ulh_ _ V^ 2+coso) 110 ~~ UT IT VrIr^' или в зависимости от величинь^выпрямленного напряжения,
2/2!
(9)
^ = TTr-/ " ;/ |/п(1Г-Of4 во
* H
(Ю)
?5
А
ж
и
де
На рис. 8, а приведены кривые изменения (х0 при регулировании напряжения для трех рассмотренных случаев: изменения коэффициента трансформации (/), сеточього регулирования при двухвентильной схеме (II) и при трехвенгильной схеме (III) Преимущества трехвен гильзой схемы по сравнению с двухвентильной нагляднее видны из кривых изменения тока сети, выраженного отношением тока Iy при напряжении Ue к току 1т при полном напряжении Ueo (рис. 8, б).
Кроме того, в трехвентильной схеме кривая выпрямленного напряжения не имеет отрицательных значений и условия сглажиьв-ния выпрямленного гока более благоприят ны.
Следует отметить, что если в схеме с нулевым выводом для регулирования с буферным кочтуром требуется введение дополнительного вентиля, го в мостовой схеме рис. 2 тот же результат может быть получен беь увеличения числа вентилей за счет соответствующего управление основными вентилями мост.3 В этом случае
29
Рис. 9
цепь тока, помимо обмотки трансформатора, может замыкаться или последовательно через вентили / и III, или вентили II и IV. Если, например, регулировать угол зажигания вентилей IlI и IV при постоянно открытых вентилях / и //, то после прохождения
напряжения через нуль при горении вентилей I и IV ток замкнется через вентили II и IV, а после открытия вентиля III - через вентили II и III. В начале следующего полупериода при запертом вентиле IV образуется буферный контур через вентили I и III, а после открытия вентиля /^цепь тока замкнется через вентили I и IV. На рис. 9 показана диаграмма токов в вентилях, из которой видно, что в данной схеме при регулировании не изменяется продолжительность горения вентилей, а средний ток нагрузки для всех вентилей остается равным 0,5 Ie . Это свойство является дополнительным преимуществом мостовой схемы, так как в схеме с нулевым выводом, как это ясно из рис. 7, продолжительность горения фазовых вентилей равна я -а, а нулевого-а, т. е. средние значения токов нагрузки вентилей изменяются с углом регулирования.-Возможно двойное регулирование с задержкой открытия буферного контура на угол ? (рис. 10). Этот случай представляет интерес для дальнейшего _ анализа, так как дает форму кривой выпрямленного тока, характерную для работы выпрямителя в действительных условиях, даже при отсутствии сеточного регулирования.
