Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Как известно, для опытного участка Ожерелье - Павелец принято напряжение сети 20 кв, но оно может быть повышено. По конструкции электровозов вполне возможно повысить напряжение до 35 кв. Основные трудности встречаются при устройстве контактной сети, так как повышение напряжения в сети ограничивается изоляционными расстояниями в тоннелях и других капитальных сооружениях, перестройка которых связана с очень крупными затратами средств. Однако такие сооружения можно оборудовать вставками сети с пониженным напряжением при питании их через автотрансформатор.
Наконец, следует иметь в виду дальнейшее развитие статических преобразователей и, прежде всего, полупроводниковых выпрямителей, которые открывают новые возможности в конструировании выпрямительных электровозов.
ГЛАВА Il
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗОВ СО СТАТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ
§ 1. ВЫПРЯМЛЕНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТОКА" И РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
На электровозах со статическими преобразователями применяется двухполупериодное выпрямление однофазного тока по схеме с нулевым выводом (рис. 1) или по мостовой схеме (рис. 2).
В схеме рис. 1 вторичная обмотка трансформатора разделена выводом из середины на две фазы OA и OB. Концы фаз присоединены к анодам двух вентилей, а нагрузка цепи выпрямленного тока R -- к средней точке О и катодам вентилей. В течение одного полуперио-
да, когда э.д.с. вторичной обмотки трансформатора направлена от зажима В к зажиму А, ток протекает через фазу OA, вентиль / и далее по цепи нагрузки от катода вентиля I к средней точке О В течение следующего полупериода при обратном направлении э.д.с. в обмотке трансформатора ток протекает через фазу OB, вентиль II и далее по цепи нагрузки к точке О.
Приложенное к нагрузке R напряжение каждый полупериод изменяется в соответствии с изменением напряжения действующей фазы вторичной обмотки трансформатора, возрастая от нуля до максимума, равного амплитуде напряжения фазы Um , и затем вновь уменьшаясь до нуля. Таким образом, к нагрузке приложено выпрямленное напряжение, но пульсирующее от нуля до максимума с двойной частотой сети (рис. 3, а).
В мостовой схеме рис. 2 процесс выпрямления отличается тем, что ток каждый полупериод протекает через всю вторичную об-
Рис. 1
Рис. 2
2Д
19
мотку трансформатора, поочередно в одном и другом направлениях. Цепь тока замыкается или через вентиль /, обмотку трансформатора и вентиль IV, или через вентиль //, обмотку трансформатора и вентиль III. Выпрямленное напряжение пульсирует от нуля до максимума Um , причем если фазовое напряжение схемы с нулевым выводом равно напряжению всей вторичной обмотки в мостовой схеме, то амплитуды пульсации выпрямленного напряжения для этих схем будут одинаковы.
Если выпрямитель нагружен омическим сопротивлением R, то мгновенное значение выпрямленного тока определяется выражением
где ив - мгновенное значение выпрямленного напряжения. Следовательно, ток в цепи нагрузки изменяется пропорционально выпрямленному напряжению и подобно ему пульсирует от нуля до максимума (рис. 3, б).
На электровозе выпрямитель питает тяговые электродвигатели постоянного тока, т. е. работает на противо-электродвижущуюсилу. Двигатели обладают некоторой индуктивностью сглаживающей пульсации. Однако индуктивность их невелика и не обеспечивает необходимого сглаживания тока, что вызывает значительные добавочные потери в двигателях и ухудшает коммутацию. Поэтому в цепь двигателей вводится добавочная индуктивность в виде сглаживающего реактора.
Практически в схемах выпрямления однофазного тока приходится допускать сильную пульсацию выпрямленного тока до±25-г-35% от среднего значения, так как для более полного сглаживания требуется реактор чрезмерно больших размеров и веса.
Значительная величина пульсации выпрямленного тока является особенностью выпрямительных схем электровозов, усложняющей все процессы по сравнению со стационарными многофазными выпрямителями, для которых выпрямленный ток обычно может приниматься идеально сглаженным.
Если в результате сглаживания выпрямленный ток не падает до нуля к концу полупериода напряжения, то после изменения направления э.д.с. в обмотке трансформатора происходит постепенный переход (коммутация) тока из одной фазы в другую - в схеме с нулевым выводом-или постепенное изменение направления тока во вторичной обмотке трансформатора - в мостовой схеме.
Время или угол, в течение которого происходит коммутация тока, так называемый угол перекрытия у, зависит от величины тока и индуктивности обмоток трансформатора. Во время перекрытия ток
20
протекает через оба вентиля в схеме с нулевым выводом и через все четыре вентиля в мостовой схеме. Перекрытие не является особен-' ностью выпрямления однофазного тока, а имеет место и в многофазных выпрямителях.
Пульсация выпрямленного тока и процесс коммутации оказывают существенное влияние на характеристики и энергетические показатели электровозов со статическими преобразователями. Вопросы, связанные с этими процессами, рассматриваются ниже.
