Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Uk
TZ
ц
Um sinЫdwt = 1 +.°ST Ux
(60)
Т. е. угол перекрытия Y оказывает на выпрямленное напряжение такое же влияние, как угол а при сеточном регулировании.
55
После подстановки в (60) значения cos 7 из выражения (59) получим
".-!"-('-?'-)-41"3/4;)-
или
Ut = Ueo-
XL.
(61) (62)
Таким образом, перекрытие вызывает падение напряжения выпрямителя, пропорциональное току нагрузки и индуктивному сопротивлению трансформатора. В результате характеристика
выпрямителя становится наклонной (рис. 33), что в свою очередь увеличивает крутизну скоростной характеристики электровоза.
Это явление должно учитываться при выборе напряжения холостого хода Ueo и напряжения трансформатора U =
- <5-7= U60, чтобы при номинальной 'е* 2V 2
Рис. 33 нагрузке напряжение выпрямителя Ueii
было равно номинальному и электровоз имел заданную скорость.
Если индуктивное сопротивление трансформатора характеризуется иХн%-индуктивной составляющей напряжения короткого . замыкания при номинальном токе Ietl, выраженной в процентах от номинального напряжения U, то
Is
X =
(uXH%)U
Следовательно,
UR
= Ue 0[
1001ен '
VJ (ихн%) Ie 2 " 100 L1
(63)
Учитывая, что иХн приближенно равно напряжению короткого, замыкания трансформатора икн, можно считать, что падение вы-'
1/2
прямленного напряжения составляет ~ 0,7 от напряжения
короткого замыкания, т. е. если (иКн%) - 10%, то индуктивное падение выпрямленного напряжения составляет 7%.
Угол перекрытия может бытьЧшределен непосредственно по Uxu L
величине Ux = f* "
* Ли
cos
7 = 1-/2 UxJ1'-
(64)
56
Если выпрямитель работает с сеточным регулированием зажигания на угол ?, то процесс коммутации начинается не в начале полупериода при и>/ = 0, а при wt = ? (рис. 34), и ток коммутации в этом случае
iK - ~ J Sitl шt da>t = (cos ? - cos u^).
(65)
а ток трансформатора во время перекрытия
і = - Ie + jjr (COS ? - COS о)t). (66)
Как видно из сопоставления кривых рис. 32 и 34, ток трансформатора при наличии угла регулирования изменяется по
той же кривой coswt, но в более крутой ее части, а поэтому
процесс протекает быстрее и угол у уменьшается. В конце перекрытия
iK = 2/, = [cos ? - cos (? + ї)], (67)
откуда
OV
cos (? +7)= cos? - _ Ie. (68)
u m
Как видно из рис. 34, в данном случае кривая выпрямленного напряжения подобна соответствующей кривой при двойном сеточном регулировании, причем угол а = ? + у или угол перекрытия у = а-?. Поэтому выпрямленное напряжение
. _ cos ? + cos (? + т)
в - Z ' uM
или после подстановки значения cos(? + y) из (68): Отсюда
UB=2^Um-2XIB.
Tt Tt
Ue=Ueo-^XIet
где Ueo - напряжение холостого хода при угле регулирования ?.
Таким образом, величина индуктивного падения напряжения остается неизменной и при сеточном регулировании. Индуктивное падение напряжения отсекает в кривой выпрямленного напряжения одну и ту же величину площади (рис. 35), но чем ближе период коммутации к амплитуде выпрямленного напряжения,
57
тем меньше угол перекрытия f. лежащий в основании этой площади.
Можно показать, что этот результат относится и к случаю регулирования с буферным контуром.
С уменьшением выпрямленного напряжения уменьшается активная мощность и снижается коэффициент мощности электровоза:
V- =
U8 Ie 2/2 UR_ I0 UI- TT 4 Ueo' I
(69)
Однако уменьшается непропорционально выпрямленному^ напряжению. Если при у = 0 ток I=Ie, то при у О ток / < /", так как в период перекрытия і < Ie.
Величина I в зависимости от угла перекрытия может быть определена как сумма эффективных значений тока і за время перекрытия и время одиночного горения вентиля1.
При отсутствии сеточного регулирования за время перекрытия
1 Под временем одиночного горения понимается внекоммутационная часть периода.
58
I21 =
= j [ - h + Ml - cosu)/)]2rfo>/
и за время одиночного горения
г2 * 2
/в2 du)/
^1/2
После, интегрирования}
Л
/, (у - Sin т) +
+Il
|-|у -2sinT+lsin2T)J.
Полный ток трансформатора
"эю
^Sf
S
N
I2 = I21 + її
M
0,90
0,85
Щ Ю го 30 W 50 БО Г" Рис. 36
0.80
-
к
\
1NJ
ч S1
S
Рис. 37
Подстановкой приведенных выше значений I1, /2 и делением на получим выражение для квадрата коэффициента эффективности переменного тока:
^ = ^ = 1--1 ^(Y-Sin т)^-- у - 2 sin т +± sin 2Т) j . (70)
На рис. 36 приведена кривая = f (у), построенная по последней формуле с учетом равенства
59
1 - COS 7 '
(71)
вытекающего из выражения (59).
При Y = O коэффициент Иэф = 1, а с увеличением Y он уменьшается. Зависимость k Эф (y) с] достаточной точностью можно
считать линейной:
' эф
1 -0,0016 Y°.
Из выражений (69) и (70) можно определить зависимость коэффициента мощности от угла перекрытия или с учетом (64) зависимость коэффициента мощности Ji от индуктивной составляющей напряжения короткого замыкания трансформатора ихн. Последняя представлена кривой на рис. 37, которая позволяет судить о влиянии индуктивного сопротивления трансформатора на коэффициент мощности электровоза. Для данного трансформатора с определенным значением ихн эта же кривая характеризует зависимость коэффициента мощности-от нагрузки, поскольку Ux изменяется пропорционально нагрузке.
