Научная статья на тему 'Дослідження протикорозійного захисту підземних металевих споруд на електролітичній моделі'

Дослідження протикорозійного захисту підземних металевих споруд на електролітичній моделі Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
77
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
протикорозійний захист / підземні споруди / електролітична модель / anticorrosive protection / underground installations / electrolytic model
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Шевельов Д. А., Дьяков В. О.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Дослідження протикорозійного захисту підземних металевих споруд на електролітичній моделі»

УДК 629.423.1:621.314

БАЛШЧУК О.Ю. (ДНУЗТ)

МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ СТАТИЧНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ТЯГОВО1 ПЕРЕДАЧ1 ЕЛЕКТРОВОЗУ

Представив д.т.н., професор Дубинець Л.В.

Вступ

Статичнi перетворювачi рухомого складу при-значенi для керування !х тяговими електродвигу-нами: регулювання швидкостi, переходу вiд режиму тяги до електричного гальмування та без-контактно! змiни напрямку руху - реверса [1]. У даний час статичнi перетворювачi виконують на основi напiвпровiдникових приладiв [2].

Головна перевага нашвпровщникових ста-тичних перетворювачiв полягае в тому, що вони дозволяють змiнювати усi основш парамет-ри електрично! енерги: частоту, напругу, число фаз i гармошчний склад. При цьому забезпечу-ються високий ККД, невеликi розмiри та висока надшшсть у зв'язку з вщсутшстю рухомих час-тин i механiчних контактiв.

Тому цi перетворювачi найбiльшою мiрою задовольняють численнi та часто важко здшс-нюванi вимоги, що ставляться до пристро!в керування потоком електрично! енерги тягових електроприводiв.

Проте статичнi перетворювачi мають ряд недолiкiв:

1) оскшьки напiвпровiдниковi прилади е вь дносно новими техшчними приладами, деякi з них досить дороп, а також немае достатнього досвщу застосування !х на тяговому рухомому складi;

2) статичнi перетворювачi дають шдвище-ний рiвень електромагнiтних перешкод в тяго-вих мережах, що ускладнюе роботу пристро!в зв'язку, сигналiзацil та систем керування.

У традицшнш структурi приводу з двигуна-ми постiйного струму перетворювачi викорис-товують на замiну реостатних контролерiв, що дозволяе одержати плавшсть регулювання швидкостi, уникнути втрат енерги в реостатах та забезпечити ефективне рекуперативне гальмування з поверненням енерги руху по!зда до джерела живлення.

Переваги перетворювачiв реалiзуються при цьому лише частково. Бшьш важливою е мож-ливiсть створити значно ефективнiший привод змшного струму на базi асинхронних двигунiв. Це дозволяе приеднати до переваг перетворю-вачiв також переваги дешевшого та надшшшо-

го асинхронного двигуна. Створити такий тяго-вий привод без статичних перетворювачiв не вдавалося через труднощi регулювання швид-костi асинхронного двигуна при збереженш високого моменту на валу.

Застосовуючи статичш перетворювачi вини-кае можливють переходу до гнучких технолоп-чних процешв у системi тягового електропоста-чання i на ЕРС iз застосуванням багатофункщ-ональних програмувальних контролерiв i ПЕ-ОМ для досягнення енергоекономiчних систем електрично! тяги з оптимальним електроспо-живанням при забезпеченш задано! пропускно! i провiзно! здiбностей на електрифiкованих дi-лянках залiзниць, а також на метрополiтенi та мюькому електротранспортi.

Щоправда, створення нових статичних пере-творювачiв для перспективного багатосистем-ного рухомого складу достатньо складний про-цес. Складшсть його обумовлюеться великою потужнютю перетворювача i виходячою з цього довготривалютю виготовлення, налагодження i випробування макета[3,4].

Дослiдження i розробка статичних перетво-рювачiв значно полегшуеться iз застосуванням прийомiв математичного моделювання.

Одним iз головних напрямюв дослiдження статичного перетворювача е вивчення перех1д-них процесiв, що мають мюце в колах перетво-рювача.

Мета роботи

Дана робота присвячена створенню матема-тично! моделi тягово! електропередачi багато-системного електровоза, що дозволяе досл> джувати будь-якi електромагнiтнi процеси в колах перетворювачiв та ощнювати якiсть пе-рехiдних процесiв з метою розробки рекомен-дацiй з покращення динамiчних властивостей перетворювача.

Матерiал i результати дослiдження

Статичнi перетворювачi, як правило, буду-ються за типовою структурною схемою, що наведена на рис. 1.

CT 1Ь

дж

<fw

CK

Рис. l. Cтpyктypнa сxeмa стaтичнoгo пepeтвopювaчa:

ДЖ - джepeлo живлeння, Фвх - вхщний фiльтp, CПБ - силoвий пepeтвopювaльний блoк, Фвих - вихщ-ний фiльтp, H - нaвaнтaжeння, CK - систeмa кepyвaння

Гйлйвним вyзлoм бyдь-якoгo нaпiвпpoвiдни-кавага пepeтвopювaчa e силйвий пepeтвopювa-льний блйк, який викoнye oснoвнy функщю з пepeтвopeння пapaмeтpiв eлeктpичнoï e^pn'i' шляхйм пepioдичниx пepeмикaнь (кймутацш). Для цьйгй в ньoмy мiстяться силoвi нaпiвпpoвi-дникoвi ключi (CHK) як йснйвш eлeмeнти, а такйж, мйжливй, тpaнсфopмaтopи i фiльтpи пpoмiжниx вeличин [2].

CHK викoнye eлeмeнтapнy ФУНКЩЮ ^pio-дичнйгй замикання та poзмикaння eлeктpичнo-гй кйла. Kлючi COT звичайнй пйеднуються у кoмyтaтopи. Koнстpyктивнo кoмyтaтop мoжe викйнуватися як сукупнють дискpeтниx CHK, так i у виглядi силoвoï iнтeгpaльнoï сxeми.

Ключйвий peжим poбoти силйвих нaпiвпpo-вщникйвих пpилaдiв у CHK дйзвйляе oдepжaти висйкий ККД, тйму щй у ввiмкнeнoмy стaнi на-ближаеться дй нуля нaпpyгa на ключi, а у вим-кнeнoмy — с^ум ключа, i тйму маемй малу пoтyжнiсть втpaт, oскiльки вйна е дйбуткйм цих вeличин.

Cистeмa кepyвaння задае тpивaлiсть iнтepвaлiв часу, шли ключi силoвoгo пepeтвopювaльнoгo блйку ввiмкнeнi та вимкнeнi. Оскiльки ключi кй-мyтaтopa дiють шляхйм пepeмикaнь, то нaпpyги i стpyми на вxoдi та виxoдi CПБ мають фopмy iм-пyльсiв з вeликим вмютом гapмoнiчниx складй-вих. Тйму ïx зазвичай пйслаблюють за дoпoмo-гою вxiднoгo i виxiднoгo фiльтpiв.

Блйки вepxньoгo pядy стpyктypнoï сxeми на p^. l.l yтвopюють силйву сxeмy пepeтвopювa-ча. Блйки, якi пpимикaють дй вхйду CПБ (джe-peлo живлeння та вxiдний фiльтp), ствopюють вxiднe кйлй. Блйки, якi пpимикaють дй вихйду CПБ (виxiдний фть^ та нaвaнтaжeння), ствй-pюють вихщ^ кйлй.

Cтaтичний пepeтвopювaч тягoвoгo пpивoдy eлeктpoвoзy складаеться iз мepeжeвoгo кйнту-py i тягoвoгo кoнтypy. Узгoджeння пapaмeтpiв мepeжeвoгo i тягoвoгo кoнтypiв викйнуеться застйсуванням тpифaзнoгo тpaнсфopмaтopa, щй пpaцюe на пiдвищeнiй чaстoтi. Дй складу мe-peжeвoгo кoнтypy вхйдить випpямляч, i авто-нймний irnepTOp, систeмa кepyвaння якйгй пpa-

цюе за закйнами шиpoтнo-iмпyльснoï мйдуля-ци. Тягйвий кoнтyp являе сйбйю вихщний ^pe-твopювaч i тягйвий двигун. Шд виxiдним ^pe-твopювaчeм poзyмieмo кepoвaний випpямляч абй пapy «кepoвaний випpямляч - автйнймний iнвepтop». Тип вихщнйго пepeтвopювaчa йби-paeться в загежнйс^ вiд типу тягoвoгo двигуна. Для тягoвoгo двигуна пoстiйнoгo стpyмy засто-сйвують кepoвaнi випpямлячi, а для АТД - на-звану пapy.

Bипpямлячi пpизнaчeнi для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy у пoстiйний. У тязi ïx викopис-тйвують пpи живлeннi вiд кйнтактних мepeж

змшнйго стpyмy частйтйю 50 абй Гц на

мaгiстpaльниx eлeктpoвoзax та eлeктpoпoïздax пpимiськoгo спoлyчeння, а такйж у систeмi eлe-ктpичнoï пepeдaчi на тpaнспopтниx засйбах з пepвинним тeплoвим двигунйм, нaпpиклaд тeп-лйвйзах. В йстанньйму випадку eлeктpичнa те-peдaчa мiстить синxpoнний гeнepaтop змшнйго стpyмy як джepeлo живлeння випpямлячa. В o6ox випадках випpямляч викopистoвyeться для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy у пйстшний i peгyлювaння виxiднoï нaпpyги, а пpи живлeннi вiд кoнтaктнoï мepeжi такйж для мoжливoгo пoвepнeння eнepгiï дй цieï мepeжi пpи peкyпe-paтивнoмy гaльмyвaннi двигyнiв [2,4].

Haвeдeмo пpинципoвy сxeмy тягoвoгo ви-пpямлячa на pис.2 як йднйгй iз пiдблoкiв стати-чнйгй пepeтвopювaчa, щй poзглядaeться.

Рис. 2. ^индигова сxeмa тягoвoгo випpямлячa

Рйбйта дaнoï сxeми в yстaлeниx та пepexiд-них peжимax poбoти йписуеться дифepeнцiй-ними piвняннями, якi склaдeнi на пiдстaвi закй-нiв Kipxгoфa [4].

Для дaнoï сxeми мoжливi два вapiaнти йбхй-ду: пpямий i звopoтнiй. Для пpямoгo нaпpямкy йбхйду за II закйнйм Kipxгoфa мaтимeмo:

U км - L км • 'Al + R км • i A1 +

1 Al

dt ■ "км (l) +2R VDlAl (i VDlAl)'i VDlAl + Zн 'i МВА1

Poзглянeмo звopoтнiй нaпpямoк йбхйду. Для цьйгй випадку aнaлoгiчнo мaтимeмo:

икм Ькм '

1 А1

Я

км '1А1

1 УБ1А1 + 1 УБ2А1 -1 МВА1 - 0 (7) 1 МВА1 -1 УБ4А1 -1 УБ3А1 - 0 (8)

+2Я УБ3А1 (1 УБ3А1) '1УО3А1 + % н '1МВА1

В основу математично! моделi автономного

Розглянемо контур комутацi!. При прямому iнвертора покладено систему диференцiйних

рiвнянь, що описуе його роботу.

Принципову схему автономного швертора

наведено на рис 3.

напрямку матиме мiсце рiвняння:

икм Ькм

1А1

Я

км '1А1

(3)

+Я УБ1А1 ((УБ1А1)'1УБ1А1 -

-Я УБ2А1 ((УБ2А1) '1УБ2А1

При зворотньому напрямку матиме мюце наступне рiвняння:

Користуючись законами Юрхгофа та елек-тромагнiтно! iндукцi! опишемо електромагнiтнi процеси в iнверторi напруги.

За першим законом Кiрхгофа для точки а маемо:

икм Ькм '

1А1

+ Я км '1А1 -

С

2 •"

-г 1 -1 и

^ - 0

(9)

- Я УБ1А1 ((УБ1А1) '1УБ1А1 + + УБ2А1 ((УБ2А1) '1УБ2А1

(4)

Для всiх вузлiв схеми замщення запишемо рiвняння, що складеш за першим рiвнянням Кiрхгофа:

1А1 +1УБ3А1 -1УБ1А1 - 0

1 УБ4А1 -1УБ2А1 -1А1 и к

I

- 0

(5)

(6)

Виразимо струм 1 и через фазш струми двигуна отримаемо:

С2 '^ +11 - 1а ^2 + Р5)-

-1Ь ((1 + ( 4 )- 1С ((3 + ( 6 )+ 1а - 0

(10)

Навантаження

и.

Рис. 3. Принципова схема автономного швертора.

Для контуру навантаженння за другим законом Юрхгофа матимемо:

- ' Ьа +1 а ' Я а

Враховуючи зв'язок лшшних напруг з напругою и ^ на виходi випрямляча через ти-ристори прямого мосту:

и АВ - иа •(( + (6 - (3 - (4 ) (13)

1 АС

-' Ьь -1 Ь ' Я1

- —а' Ьа +1 а ■ Я.

'■АС

- иа •((2 + (1 -(4 -(5) (14)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(11) (12)

' Ьс

^С ' Яс

У цих виразах коефщенти (1,...(6 - пере-микаючi функцi!, якими описуеться робота вен-тильних ключiв. Часова дiаграма, якою описуеться стан ключiв в iнверторi протягом будь-якого моменту часу показана на рис. 4.

1,6 1,2 3,2 3,4 5,4 5,6 1.е\ t

t

t

t

t

t

г п n п h П t

СЧ1 оэ 44- Ю «О 1-

чэ счГ cnT tí" «о

а> eí ю io

A 2 {VT1 2 {vT3 2

В

С

2 {VT4 2 {vTB 2

VT5

Г

Рис. 5. Пpиндипoвa сxeмa кepoвaнoгo тpи( випpямлячa

)aзнoгo

Зaпишeмo дифepeндiйнi piвняння, щo onH-сують poбoтy пepeтвopювaчa. Пo дpyгoмy затону Kipxгoфa для кoнтypa джepeлo - наванта-жeння мaeмo piвняння.

(Ld + 2La )• -dd + Rdid - F i L,

-(F1 - F 4 )u 1 +(F 3 - F б )u 2 + + (F5 - F2)u 3

(15)

Cтpyм i к визначаеться виpaзoм дpyгoгo затону Kipxгoфa для кoнтypa ^мутаци.

2La—!K-a dt

- F i

(F5 -F2)u 1 +(F1 -F4)u2 + + (F 3 - F б )u 3 + La^d^-

(1б)

В iнтepвaлax томутацп вpaxoвyeмo таксж e.p.с. самсшдукци, яка навсдиться стpyмoм i к .

id -(Fl - F 4 ) u i +(F3 - F б ) u 2 +

-(F5 - F2)u 3 - 2L

d + f l L^—JL t 7 a dt

(ll)

Таксж вихщна напpyга зaлeжить вщ кута pe-гулювання тиpистopiв а .

Рис. 4. Чашва AÍar-paHa пepeмикaючoï функци

Kepoвaний випpямляч за свoeю кoнстpyкдi-ею пoдiбний дo нeкepoвaнoгo [4]. Вш nprorn-чeний для пepeтвopeння змiннoгo стpyмy на гостшний i плaвнoгo peгyлювaння знaчeння вeличини нaпpyги для кepyвaння тягoвим eлeк-тpoпpивoдoм пoстiйнoгo стpyмy на баз1 кoлeк-тopнoгo двигуна. Пpиндипoвa eлeктpичнa сxe-ма тpифaзнoгo кepoвaнoгo ви^ямляча пpeдстa-влена на рис.5.

f i ( cos а l

udа-ud0

- u d о cos а -

2 2 3id aLa

cos а -

2id aL, VóE 2

(1S)

Fl - Fl - пepeмикaючi функцн. Венн набу-вають знaчeння «1» та «0», тим самим xapaктe-pнзyють стан снлoвoгo ключа в швний мoмeнт часу (див. pro. 4.).

Tpaдндiйнo для дoслiджeння влaстнвoстeй та внзнaчeння пapaмeтpiв тpaнсфopмaтopiв ви-кopнстoвyються сxeмн зaмiщeння. ^йбшьш пoшнpeнoю е T-oбpaзнa сxeмa зaмiщeння тpaн-сфopмaтopa. Однoфaзннй тpaнсфopмaтop скла-даеться з двox oбмoтoк, як poзтaшoвaнi на ма-гнiтoпpoвoдi. Пepвинa oбмoткa тдключаеться дo джepeлa натуги, а втopнннa дo наванта-жeння (pнс.б) [5,б].

Ha pнс. б ^ийнят! наступш пoзнaчeння: Ri , R2, Li , L2 - активний omp та шдуктивнють пepвиннoï та втopнннoï oбмoтoк вiдпoвiднo; M - кoeфiдieнт взaeмнoï шдукцн; Z н - onip наван-тaжeння.

За сxeмoю на pra. б склaдeмo нaстyпнi piв-няння [б]:

di 1 ( u 1 - R li 1 + L1—1 - M-

(19)

Рис. б. Cxeмa oднoфaзнoгo двooбмoткoвoгo тpaнсфo-pмaтopa

Для спpoщeння викoнaeмo пepexiд дo np^ вeдeнoгo тpaнсфopмaтopa та пpeдстaвнмo piв-няння у виглядк

l

г> т иЧ

u 1 - R li i + L1—1 - nM—2 dt dt n

2 и 12 . - 2Т &2 п '

0 - п 2 Я 2-^т + П 2 Ь 2

-пм —- + пи 2

(21)

де п - - коефщент трансформацi!; — -1'2

^ 2 п

2 2 ; и 2п - и' 2; Я 2п - Я' 2; Ь 2П - Ь' 2 - параме-

три трансформатора приведенi до первинно!

обмотки.

Тодi отримаемо:

I

и 1 - Я111 + Ь1—- пМ-

0 - Я' 2 1' 2 + Ь' 2-

-пМ—1 + и' 2

(22)

(23)

Додамо до рiвняння (22) добуток

пМ —- - пМ —- , а до (23) добуток

,,—1' 2 Л/Г—1' 2 пМ —— - пМ ——, отримаемо:

и 1 - Я111 +(Ь1 - пМ))- -

-пМ—(ь -1' 2 ) —Г 1 2;

0 - Я' 21' 2 + (Ь' 2 - пМ -

-пМ — (11 -1' 2 ) + и' 2

(24)

(25)

При дослщженш роботи трифазних транс-форматорiв розглядаемо роботу одше! фази, так як вважаемо, що всi три фази навантажеш си-метрично. Для кожно! з фаз використовуеться Т-подiбна схема замщення представлена на рис. 7.

Величина Ь1 - пМ - Ь$1 мае назву iндукти-внють розсiювання первинно! обмотки; Ь'2- пМ - Ь'$2 - шдуктившсть розсдавання приведена до первинно! обмотки; пМ - Ь1 - Ь $1 - Ь1п - шдуктившсть первинно! обмотки, яка обумовлена основним магштним потоком. Е^валентна схема трансформатора (Т- подiбна схема замщення), яка вщповщае рiвнянням (1.23) та (1.24) представлена на рис. 7.

На рис. 6 коло Ь1пЯп враховуе явища нама-гнiчування магнiтопроводу (складова Ь1п) та втрати у ньому (складова Яп); 10 -11 -1' 2 -струм намагнiчування магштопроводу.

Рис. 7. Т-под1бна схема замщення трансформатора

Статичний перетворювач тягово! електро-передачi багатосистемного електровозу пред-ставляе собою багатоланкову структуру i е до-сить складною системою, а тому моделювання роботи ще! системи у номшальних та нестацiо-нарних режимах е складною задачею.

Для точного опису фiзичних процешв в еле-ктромеханiчних системах потрiбне складання нелшшних диференцiйних рiвнянь. Навiть невелика вщмшшсть у схемi може привести до того, що моделюватися буде, по сут^ новий об'ект, для якого необхщно вводити новi при-пущення, наближення тощо.

На практищ при моделюваннi статичних пе-ретворювачiв необхiдно враховувати властиво-стi силових ключiв, перетворювачiв, !х характеристики. Тому, для моделювання використо-вують наступи способи, якi дозволять перейти вщ диференцiйних рiвнянь, котрi описують фь зичнi процеси, до !х практично! реалiзацi!: мо-делювання тиристорних перетворювачiв за се-реднiми значеннями випрямлено! електрору-шiйно! сили; моделювання з врахуванням од-нонаправленостi вентильного кола;

моделювання тиристорних перетворювачiв за миттевими значеннями випрямлено! е.р.с.; моделювання тиристорних перетворювачiв методом переключаючих функцш; моделювання тиристорних перетворювачiв методом змiнних опорiв.

Останнiй метод отримав найбшьш широке застосування у практищ, оскшьки ця методика моделювання грунтуеться на описi перехiдних процешв нелiнiйними диференцiйними рiвнян-нями, в яких вентилi представленi змiнними опорами, що змшюють свою величину в залеж-ностi вiд величини i напрямку струму, або тiль-ки вщ напрямку струму, а це в найбшьшш мiрi вiдповiдае реальним фiзичним процесам.

Отримання pÏB^Hb для дослщження перехь дних процеав, що мають мiсцe в силових колах статичного перетворювача багатосистемного електровозу е досить складним, iнодi вимагае використання спeцiалiзованиx пакeтiв приклад-них програм для моделювання розроблено! сис-теми на пepсональнiй обчислювальнш машинi. Складну задачу обробки таких математичних моделей, на думку автора, найбшып дощльно

Input

meregevogo м ВЗ

viprjamljacha 2

•[ 1=

&

&

покласти на потужний обчислювальний проце-сор такий як MatLab. Для аналiзу властивостей eлeктpомexанiчниx та eлeктpотexнiчниx при-стро'!в широко застосовуеться складова частину пакету MatLab - програма iмiтацiйного моделювання Simulink i3 бiблiотeкою SimPowerSys-tem, яка дозволяе розглядати роботу piзниx за своею будовою i складнiстю eлeктpомexанiч-них систем.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-*CZ>

GUtpsitMBI»

Oiiîput МВ2+

-•CD

Output MB2-

-•CD

Output MB3+

-•CD

Output МВЗ-

Napruga

ЭсореЗ

Рис. 8. Модель мережевого випрямляча

Вихщними даними для розробки та проведения iмiтацiйного (комп'ютериого) моделювання е структура та параметри тягово'! електропередачi. Для кожного блоку перетворювача були створеш iмiтацiйиi моделi в середовищi MatLab.

Блок мережевого випрямляча (рис.8) мютить три послщовно з'еднаних некерованих мосто-вих однофазних випрямляча МВ1, МВ2 та МВ3, як пiд'едиуються до контактно'! мережа Блоки Strum 1, Strum 2, Strum 3, Napruga приз-иачеиi для контролю i вимiрюваиия випрямле-ного струму i напруги всередииi блоку.

З метою узгодження значень вихщно! напруги високочастотного iивертора та напруги живлення тягового двигуна застосовуеться тя-говий трансформатор. На рис. 9 наведена SPS-модель трифазного тягового трансформатора.

На рис. 10 наведено Simulink-модель для дослщження роботи автономного швертора.

Блок 3 phase inverter IGBT це трифазний мют на IGBT-транзисторах, яким керуе Discrete PWM Generator - дискретний Ш1М-генератор.

Створеш iмiтацiйиi моделi структурних складових тягово'! електропередачi дозволяють розглянути перехiдиi процеси, як мають мiсце в статичному перетворювачi при рiзиих режи-

мах його роботи. Розглядаються перехiдиi процеси, виникаючi при пуску статичного перетворювача iз постiйиим навантаженням, а також стацiоиариi режими роботи складових частин i перетворювача в щлому.

Phasa С tjagovogo transormatora

Рис. 9. Simulink-модель тягового трансформатора

3 phase

CD«-

Input inverter +

<X>*-

Рис. 10. Simulink-модель однофазного Ш1М !нвертора

Час, с

Рис. 11. Часова дiаграма струмiв

Структура тягово! електропередач1 передба-чае застосування принцишв багатофазност1. Це дозволить в склад перетворювача утворити декшька екв1валентних фаз, кут зсуву м1ж яки-ми обернено пропорцшний !х кшькосп. Вико-ристання екв1валентних фаз дозволяе зменшити р1вень завад, як виникають при робот перетворювача, полшшити енергетичш показники та шдвищити яюсть динам1чних характеристик пристрою.

В структурних схемах 1з чотирма тяговими плечима зсув м1ж екв1валентними фазами скла-дае 90°. На рис. 11 наведено часову д1аграму струм1в екв1валентних фаз отриману для таких структур.

В структурах, де е лише два тягових модуля зсув м1ж екв1валентними фазами приймаеться р1вним 180°. На рис. 12 наведено часову д1аг-раму струм1в екв1валентних фаз для таких структур

200

<

со о. о О. Ф ш

Ж 0

Е

о.

о

-200

0,0420 0,0425 0,0430 0,0435 0,0440

Час, с

Рис. 12. Часова дiаграма струмiв.

В структурних схемах перетворювача ¡з шю-тьма тяговими плечима величина фазового зсу-ву м1ж силовими модулями складае 60°.

Вторинними перетворювачами для тягових двигушв виступають:

керований випрямляч - для двигуна постш-ного (пульсуючого) струму;

некерований випрямляч 1з автономним Ш1М-швертором - для асинхронного тягового двигуна.

1000 -500--

т

£ ос

I

-500-1000--

0,04 0,06 0,08

Час, с

Рис. 13. Модульована напруга на виходi автономного iнвертора.

Час, с

Рис. 14. Струм одше! фази обмотки статора асинхронного тягового двигуна.

Ш1М швертор перетворюе постшну напругу з виходу некерованого випрямляча в синусо!-дальну { може одночасно керувати як величиною И амплггуди, так { И частотою (рис.3.5).

В обмотках статора асинхронного двигуна протшае майже синусо!дальний струм, форма якого достатньо серйозно полшшуеться за ра-хунок занчно! шдуктивносп фаз обмоток.

На рис. 14. наведено часову д1аграму струму одше! фази статора асинхронного двигуна, яку було отримано в результат моделювання.

Загальнi висновки

В проведенш робот було визначено якост перехщних процес1в в силових колах статичного перетворювача перспективного багатосисте-много електровозу. З щею метою на основ1 схем перетворювальних структур { математич-них опис1в основних складових частин перетворювача було створено ряд 1м1тацшних моделей в середовищ1 МаАаЬ 81шиИпк ¡з викорис-танням б1блютеки SiшPowerSysteш. Застосу-вання названого програмного забезпечення дозволило провести моделювання роботи пере-

творювальних структур в р1зних режимах роботи, включаючи роботу тд навантаженням а та-кож пуск перетворювача.

Результати моделювання показали, що розг-лянут структури перетворювач1в е достатньо стшкими системами ¡з вщносно нетривалими перехщними процесами. Застосування принци-шв екв1валентних фаз дозволяе зменшити рь вень завад, що виникають в тяговш мереж1 вщ роботи високочастотних трансформатор1в, яю знаходяться всередиш перетворювача i висту-пають джерелами вищих гармошчних складових тягового струму.

При моделюванш пуску перетворювача ¡з активним навантаженням були виявлеш корот-кочасш струмов1 перевантаження, яю обумов-леш процесом заряду емшсних фшьтр1в-накопичувач1в i подшьниюв напруги. Для зме-ншення шюдливого впливу високих значень струму на контактну мережу, струмоприймач1 i сам перетворювач пропонуеться застосовувати на вход! мережевого випрямляча 4-q-s-перетворювач, який працюе в режим! активного фшьтру. Таке конструктивне ршення дозволить регулювати швидюсть i плавшсть заряду конденсатор1в, що мютяться в структур1 статичного перетворювача, зменшуючи величину перевантаження.

Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК

1. Бурков, А. Т. Электронная техника и преобразователи [Текст]: учебн. для вузов ж.-д. трансп. / А. Т. Бурков- М.: Транспорт, 1999. -464 с.

2. Статичш перетворювачi тягового рухо-мого складу [Текст] / Ю. П. Гончаров, М. В. Панасенко, О. I. Семененко, М. В. Хворост. -Харюв: НТУ «ХП1», 2007. - 192 с.

3. Бедфорд, Б. Теория автономных инверторов [Текст] / Б. Бедфорд, Р. Хофт ; пер. с англ. И. В. Антика. - М.: Энергия, 1969. - 280 с.

4. Богрый В. С. Математическое моделирование тиристорных преобразователей [Текст] / В. С. Богрый, А. А. Русских. - М.: Энергия, 1972. - 184 с.

5. Дубинець Л.В. Електричш машини. Трансформатори. Асинхрош машини [Текст]: навчальний пошбник / Л.В. Дубинець, O.I. Момот, О. Л. Маренич - Д.: Вид-во Дншро-петр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Ла-заряна, 2004. - 208 с.

6. Вдовин С. С. Проектирование импульсных трансформаторов [Текст] / С. С. Вдовин -Л.: Энергия, 1971. - 148 с.

Ключовi слова: статичний перетворювач, тягова передача, електровоз.

Ключевые слова: статический преобразователь, тяговая передача, электровоз.

Keywords: static converter, traction transmission, electric locomotive.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.