Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
4Д 51
Рост пульсации выпрямленного тока сопровождается сдвигом по фазе первой гармоники тока и понижением cos ср электровоза. Выясним зависимость cos 9 от величины пульсации для случая а = р = 0, когда ток трансформатора і имеет форму, изображенную на рис. 28, о. Если из этой кривой вычесть основной ток прямоугольной формы с постоянными значениями /" и - Ie в течение каждого полупериода, то останется показанная на рис. 28, б составляющая тока, вызванная пульсацией выпрямленного тока.
Нетрудно видеть, что основная гармоника этого тока Zj отстает от напряжения на угол 90°, а, следовательно, пульсация вызывает понижение cos ср.
В течение полупериода от ш/ =0 до wt согласно (30а):
і = ie = Ie + ( 1 - cos wt - ~ wtj Ive,
или
І - Ie + Ixe ( 1--~ о)/) - Ijc9 cos Uit.
Таким образом, ток трансформатора состоит из трех составляющих, показанных на рис. 29.
Для прямоугольного тока рис. 29, а амплитуда составляющей первой гармоники, которая совпадает по фазе с напряженчем, равна
1С
2 Г 4
/ и=--I Ie sin tutdiot = - I
It J Tt
о
а составляющей, которая опережает напряжение на 90°,
7С
l\\ = - ^ IgCoswtdwt = 0.
нее
Составляющая рис. 29, б имеет синусоидальную форму и "для
/,'2 = 0, а /12 = -Ar,-
Для составляющей рис. 29,в Zi3=O,
h's= Ціех(і- ^tyoswtdwt=-
А/
,2 хв¦
По амплитудам составляющих определяется
?/'.' .- + 8
4тс
Cas n/t Щ
tgcp =
S/;
Так как из (22)
' хв
L
где B0 то
0,66,
Ixe -
к Ді"
?5
D OJ M HS Ив 1? WKoa Рис. ЗО
На рис. 30 приведена зависимость
COS 9 = f (kn0) СОВМеСТНО С КрИВОЙ (А =
= f(kno), которая получена из данных
табл. 1 (стр. 42) по формуле
= 2
11 т.квф '
справедливой для рассматриваемого случая а = ? = 0.
Из сопоставления кривых видно, что пульсация выпрямленного тока оказывает несколько большее влияние на cos ср, чем на [а, что свидетельствует об уменьшении эффективного значения тока высших гармоник с ростом пульсации выпрямленного тока. Однако отношение
Ji-= Ь-Ь=, (55)
coscp I уП + Пг>
где Ies - эффективное значение тока высших гармоник, изменяется незначительно, т. е. пульсация выпрямленного тока в этом случае мало понижает эффективное значение высших гармоник переменного тока.
53
§ 3. ПРОЦЕСС КОММУТАЦИИ ТОКА
Рассмотрим процесс коммутации тока (перекрытия) в выпрямительной :хеме а влияние его на характеристики электровоза при X > 0, полагая индуктивность цепи тяговых двигателей бес-конвчнс большой и выпрямленный ток полностью сглаженным. Омические сопротивления по-прежнему принимаем равными нулю.
В мостовой схеме рис. 31 до изменения нагоавления э. д. с. ток Ie протекает через один из вентилей I или II, вторичную обмотку
трансформатора и один из веьтилей III и IV.
Предположим, ч го процессу коммутации предшествует выпрямление через вентили II и III. Коммутация начинается, когда э. д. с. вторичной обмотки трансформатора, при синусоидальном напряже -нии на токоприемнике элек-Рис. 31 тровоза и принятых допуще-
ниях, равная Um sin ш/, изме няет направление и начинает действовать против тока Ie. Под действием э. д с. возникает ток коммутации Iic, который замыкается через вентиль IV и вентиль III, а также по параллельной цепи через вентиль II И ВЄНТИЛг. Is
Tc коммутации в обмотке трансформатора протекает против тока /". Поэтому, если принять, что до начала коммутации тої бьш равен -Je то действительное значение тока в обмотке будет
І = -h + "к-
В вентилях II и III ток коммутации ік протекает в непроводящем направлении, однако действитечьный ток в этих вентилях равен Ie-- ік. Процесс кэммутации заканчивается, когда
2/д, лрг этом I = Ie, а ток в вентилях II и HI равен нулю. Дальнейший рі :т и означал бы потерю вентильных cbouctf вентилями II и IЦ
Таким образом, в процессе коммутации имеет место кратковременное короткое замыкание трансформатора, ток которого ограничен только его собстренной индуктивностью
Um sin <i)t = L . (58)
Развитие тока короткого замыкания происходит лишь до зна-MH Iat на чем процесс коммутации заканчивается. Во время
коммутации выпрямитель замкнут накоротко и выпрямленное напряжение равно нулю, в результате чего процесс коммутации вызывает уменьшение среднего выпрямленного напряжения, причем тем большее, чем длительнее коммутация.
Из выражения (56)
diK = ^tUu sin wt dwt, * wL M
D для кривой Tpcoshit
или
U31
iK - s^niu^dwt,
Isir
откуда
iL
i,c=J? (1 - COS Шt).
(57)
Следовательно, ток обмотки трансформатора во время перекрытия равен (рис. 32, а)
/ = -/,+ ^(l-costtZ). (58)
Продолжительность перекрытия определяется углом у, который может быть найден из условия окончания коммутации: при
tut = у ток ік = 2Ie, или
Ik = zie = ^(i-cost),
Рис. 32
откуда
, 2Х . , _ /.
cos т = 1 - /е = 1 - ,
uM 1X
(59)
U
где Ix = -г? -- амплитуда тока короткого замыкания трансфорі А
матора.
Среднее значение выпрямленного напряжения при этом равно (рис. 32,6).
