CC BY
8
УДК 621.332.3:621.311
П. е. МИХАЛ1ЧЕНКО, М. О. КОСТШ (ДНУЗТ)
Кафедра «Електротехшки та електромехашки», Днтропетровський нацюнальний университет зал1зничного транспорту ¡меш академка В. Лазаряна, вул. Лазаряна 2, м. Днтропетровськ, 49010, Украша, тел.: 056-373-15-37, ел. пошта: т1Ь)а pavel@mail.ru
ЕЛЕКТРОМАГН1ТН1 ПРОЦЕСИ В СИСТЕМ1 ЕЛЕКТРИЧН01 ТЯГИ ПОСТ1ЙНОГО СТРУМУ ПРИ ПЕРЕКРИТТ1 ЧИ ПР0Б01ДАХОВОГО 130ЛЯТ0РА ЕЛЕКТРОВОЗА
Вступ
Ця робота е продовженням 1 розвитком дос-лщжень [1-6] по моделюванню аваршних ре-жим1в, яю спостер1гаються в пристроях систе-ми електрично! тяги (СЕТ) постшного струму. Найбшып частим аваршним режимом е режим короткого замикання. Одшею ¡з причин остан-нього, яка часто трапляеться 1 при якш закоро-чуеться весь електровоз, е перекриття чи пробш нав1ть одного ¡з дахових ¡золятор1в. на яких змонтовано струмоприймач.
Математична модель
Розглянемо цей режим, у випадку коли на фщернш зош рухаються два електровоза ДЕ1; позначимо 1х як ЕРС1 I ЕРС2 (рис. 1). З'еднання тягових електричних двигушв (ТЕД)
обох ЕРС прийнято «СП», струм номшальний, швидюсть ЕРС1, ЕРС2 визначаемо за електро-мехашчними характеристиками; перекриття дахового ¡золятора вщбуваеться на ЕРС1. Вщс-тань вщ друго! тягово! шдстанцн (1112) до ЕРС2 змшюемо за величинами 5, 7, 9 км (якщо вщстань не вказана, то без ЕРС2).
Математична модель електромагштних процесс в в дослщжуваному режим1 описуеться системою р1внянь (1)—(20).
Р1вняння (9)-(12), що описують процеси в швидкод1ючому вимикач1 (ШВ) ТП, слщ запи-сати для кожного з ШВ обох тягових шдстан-цш ТП1 1 1112. Р1вняння електромагштних процесс в в ЕРС (18)-(20) слщ розглядати для кожного з ЕРС1 1 ЕРС2.
тп1
тм1
1к11
1к31
¡..да,
.шв»г "ШВА
ГТЕД1 ГТЕДЗ
ЕРС1
ГТЕД2 ГТЕД4
4 км
тмз
6 км
тм4
ь2(1ЯГ ГТЕД1
I
"1л22 (1)
ГТЕД1 ГТЕДЗ
ЕРС2
ГТЕД2 ГТЕД4
£
/д=уаг
/г=уаг
¡к22
¡к21 >-
тмз иТП2 тп2
¡2 -X >-
20 км
'пнЫ
Рис. 1. Схема замщення СЕТ в режим1 перекриття дахового полятора ЕРС
(^т1 + Кпс1 +^зр1 +^о1)'г1 +(^т1 +^зр1 + + КипХЛ ,'ш1-1 +Аш1-1-
Щш1-2 ' кш\-2 + кш\-2 + ' гк11 + ¿к1 = епс1 (/) ^
т т
(ЯТ2 + Кпс2 + ^зр2 + Яр2 + + V,)' г2 + (7л2 + ¿зр2 + 1о2 + Кш2-1' кт2-1 +
+Мш2-1 —Т— + 'мш2-2 ' '¡ш2-2 + Чш2-2-Т— + 1{к2 ' 1к21 + ' к2 Т + якЗ ' гкЗ 1 +
ш М ш
+/-кЗ + ' гк41 + 7к4 —Т^ + (^рЗ + ^р4)' г34 = епс2 (О'
(1)
(2)
© Михашченко П.С., Костш М.О., 2013 9516-5456 Електрифтащя транспорту, № 5. - 2013.
(RKi +Лкз)-/к12 ^р + ^кЗ 'zK3 1 +^кЗ—-zK11 = (3)
-4(ДЯ + Ддп + RK0 + R3) • /я12 - 4ЬЯ _ 2ра3а)3 ^-(Ф15 +... + Ф18) = Cw® (Ф15 +... + Ф18); (5) + ^дп + ^ко + ^з)''я21 " ^jp"2^з®з^(ф21 + ••• + $24) +' 'к41 + ¿к4 +
+^кЗ 'ZK3 1 + ¿кЗ = Cw©(Ф21 +... + Ф24);
"4К + Ядп + ^ко + ^з)' гя22 " " 2/*т3®з ^(Ф25 + - + ф28 ) + ^к4 ' zk41 + V"
+^кЗ 'ZK3 1 = +... + Ф28);
^к2 ' 'к22 + 7-к2 С1'К^2 ~ RiU ' 'к41 ~Ца^—' 1к21 =
ai ai ai
'iШ1 Ш1 + Anil 'рв1^рв1 ~~ ^рв1 =
zini2^ini2 + Аш2 ~ 'рв2^рв2 ~ ¿рв2 =
!'K41
(6)
+
(7)
(8)
(9)
(10)
h - W - грв1 = 0; Ч ~Чш2 ~грв2 =0;
h ~zK11 ~zK12 =0; h ~ zk2 1 — zK22 =0; '21 - 'я21 ~ 'я22 "'41= 0: гя11 + гя12 + ZK3 - z34 - h = 0; zK22 +zK41 +zK12 ~zK31 =°-
гЯ Z|ll +ZBXpl ~~ ^
гя ~V8 +zBxp8
= 0:
(11) нини вщповщного ТЕД, який e нелшшною фу-нкщею основного магштного потоку Ф(7) [5]:
(1Z)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
,9,3
/ (ф) = о +6 -Ф + с -Ф +d ■ Ф +
+е'-Ф4 +/'-Ф5 +к'-Ф6,
де а', Ь', с', d', е', /', к' - коефкценти noni-нома.
Результати та анал1з чисельних розраху-нкчв
*и1=/(ф1(0);' ^8=/(ф8(0);
^вхр • zBxp 1 + a3w3 —77- =
Зпдно з рис. 1, перекриття дахового ¿золято-ра першого електровоза (дат ЕРС1 або елект-ровоза №1) призводить до закорочування всьо-го ЕРС1. В цьому рсжимк незалежно вщ наяв-(19) ност1 чи вщсутност1 на фщернш зош другого по!зда, тобто ЕРС2, i вщсташ /2 його розташу-вання, струм 7'кп фщера 1 ТП1 i струм /ei електровоза № 1 обмежуються лише невеликими значениями активного i шдуктивного onopiB тяго-Boi' мерою (ТМ), що вщповщають п довжиш /i=4 км (рис. 1). I тому щ струми швидко, перший за 3 мс, а другий - за 0,028 с, досягають уставок вщповщно 1900 A i 3000 A i ШВ11 ф1-дера 1 через 0,032 с (при вщсутносп поки що де сг3 - косф1 тент розаювання обмотки збу- електровоза №2) (рис. 2), а полм ШВ електро-дження ТЕД; /вхр - вихровий струм в octobI воза №1 через 0,062 с (рис. 3) вимикаються. ТЕД; Ф„... Ф18, Ф21... Ф28 - основш магнита Одночасно з ШВ цього електровоза спрацьовуе потоки тягових двигушв В1ДПОВ1ДНО ЕРС1 i i шв ПСК, оскшьки струм 72(0 теж досягае ЕРС2; /ян, 'я 12. /Я21- 1-Л22 - струми як-opiB В1ДПОВ1- уставки 3000 А (рис. 4). дно ЕРС1 i ЕРС2; /ц — струм намагшчення ста-
пЗГ ■
лвхр ' 'вхр8
+ C3W3-
d Ф«
= 0,
(20)
© Михал1ченко П С.. Костш М.О., 2013
Рис. 2. Часов1 залежносп струму живлячого фадера ТП1 в режим1 короткого замикання на ЕРС1 при р1знш в иста ш вад ЕРС2 до ТП2 /: 1 - ЕРС2 вадсут-нш; 2-5 км; 3-7 км; 4 - 9 км
Рис. 3. Часов1 залежносп струму ЕРС1 для умов рис. 2
—I-
0,15
0,2 1;с
I спсрлтрт струми
1, 2, 3, 4
Рис. 5. Часов1 залежносп струму якоря ЕРС1 для умов рис. 2
ровоза струми двигушв спадають до нуля за 0,12 с (рис. 5).
Наявшсть другого електровозу на фщернш зош змщуе, як випливае ¡з рис. 6-8, перехщш крив1 «вл1во», тобто в область менших терм1шв спрацьовування ШВ. Такий самий вплив чинить вщстань /2. Отже, чим ближче електровоз №2 знаходиться до точки КЗ (до електровозу №1), тим ранние, приблизно на 0,01...0,012 с, спрацьовують швидкод1юч1 вимикачг Кр1м цього, зазначеш фактори (певно, за рахунок дп проти-е.р.с ТЕД електровоза №2) обумовлюють збшыпення на 600...700 А максимум перехщ-ного струму першого електровозу (рис. 3), який досягае 6600 А.
ф, ве од;
0,05 0,1 0,15 0,2 % с
Рис. 7. Часов1 залежносп основного магштного потоку ТЕД ЕРС1 1ЕРС2 для умов рис. 2
Рис. 4. Часов1 залежносп струму фисра ПСК для умов рис. 2
1стотно, що в момент КЗ струми ТЕД зако-роченого електровоза №1 миттево, >л швидюс-тю 1,19-105 А/с, стають генераторними, дося-гаючи 1900 А (рис. 5), { через «закоротку» и струмом ~ 10000 А (рис. 6) живлять точку КЗ.
Рис. 6. Часов1 залежносп струму КЗ для умов рис. 2
Одночасно, зворотний характер стру\пв двигушв електровоза №1 розмагшчуе 1х магн1тн1 системи (рис. 7), в результат зменшуються проти-е.р.с., тому теля вимикання ШВ елект-
Рис. 8. Часов1 залежносп струму якоря ЕРС2 для умов рис. 2
Повне закорочування електровозу №1 схематично (рис. 1) являе собою режим КЗ в ТМ 1 тому законом!рно. що тягов1 двигуни електровозу №2 (рис. 8) к отже, весь електровоз (рис. 9) переходять в генераторний режим 1 сво1ми проти-е.р.с. живлять не лише точку КЗ (точку дотику струмоприймача електровоза №1 з кон-тактним проводом), але ще й обумовлюють зворотний характер струму /к , 2(1:) фисра 2 ТП1 (рис. 10).
Збшыпення максимального значения генера-торних стру\пв и зростанням вщеташ /2 (рис. 810) вщ 5 до 9 км (в1дносно 1112) зменшуеться в1дстань м1ж електровозами, тобто чим ближче електровоз №2 буде розташовуватись до точки КЗ, тим самим зменшуеться ошр ТМ \пж електровозами, що й обумовлюе шдвищення /тах зазначених струм1в.
Тривал1сть генераторного режиму електровозу №2 складае 0,028 с (рис. 10), що чтео вщ-повщае терм1ну часу зростання струму 7е1 першого електровозу (рис. 3). 3 цього моменту ча-
© Михатченко П.С., Косин М.О., 2013
су, 0,028 с, тобто з моменту зменшення струму 7е1 (рис. 3) I струму ?з 1 (1) (рис. 4) тягов1 двигуни 1 вель електровоз №2 (рис. 8 I 9) переходять в двигунний режим 1 1х струми зростають до моменту (вщповщно 0,047 1 0,052 с) вимикання ШВ електровоза №11 ШВ ПСК.
ГПсля цього наступае усталений режим, в якому струм 7е2=1200 А 1 не залежить вщ /2 (рис. 9). На в1д\пну вщ цього нове усталене значения фщерного струму 7К12(1;) збшыпуеться м зростанням /2 (рис. 10) за рахунок зменшення опору ТМ.
-1500.
-¡,2, А
Рис. 9. Часов1 залежносп струму ЕРС2 для умов рис. 2
1стотно, що усталеш значения залежать вщ /2 (рис. 12-14).
Кр1м цього, треба шдкреслити, що наявшсть електровоза №2 не дозволяе змшювати напря-мок фщерних струм ¡в. як це спостер1гаеться при вщсутноси електровоза №2 (рис. 12-14, кр. 1).
■0.1™ 0,15 0.2 1. с
Рис. 12. Часов1 залежносп струму живлячого фисра ТП2 для умов рис. 2
Рис. 13. Часов1 залежносп струму другого фисра ТП2 для умов рис. 2
Рис. 10. Часов1 залежносп струму другого фисра ТП1 для умов рис. 2
Збшыпення максимальних значень та характер змши фщерних струм1в /кпО) (рис. 2) та /к|2(1) (рис. 10) однозначно впливають на шдс-танщйний струм /1(1) ТП1 та його прямо пропо-рщйну залежнють вщ /2, досягаючи в максимум -3900 А (рис. 11).
¡,,А 4000'
0,15 0,2 X, с
Рис. 11. Часов1 залежносп струму ТП1 для умов рис. 2
Найбшыпий вплив наявносп електровоза №2 та величини вщсташ /2 помтшй на фщерних та тдстанщиному струмах 1112 (рис. 1214). За характером \ термшами часу змши фще-рш струми /кг 1 та /1,22(1) (рис. 12 1 13) 1 шдста-нцшний (рис. 14) аналопчш шдстанщйно-му /1(1) ТП1 (рис. 11): за термш часу 0,028 с вони зростають до максимуму, пот1м експоненщ-ально зменшуються до усталеного значения теля вимикання ШВ електровоза \ ШВ ПСК.
■ ОД —"" 0,15 0,2 X, с
Рис. 14. Часов1 залежносп струму ТП2 для умов рис. 2
Комутацшш процеси, що описаш вище, обумовлюють рпко динам1чш в д1апазош 0... 0,05 с змши напруг на струмоприймач1 електровоза №2 (рис. 15) 1 шдстанцшш напруги (рис. 16 1 17). I якщо наявшсть електровоза №2 майже не впливае на напругу ТП1 (II]). то на 1112 (и2) цей вплив помтшй (рис. 17): по-перше, менший д1апазон стрибкопод1бно! зм1-ни, вщ 3400 до 2250 В 1 дал1 до 3000 В. Подруге, нове усталене значения складае не 3400 В (як на ТП1), а 3200 В.
О 0,05 0,1 0,15 0,2 1, с
Рис. 15. Часов1 залежносп напруги на струмоприй-\1a4i ЕРС2 для умов рис. 2
© Мюошченко ПС, Костш М.О., 2013
О 0,02 0,04 0,1 0,08 0,1 0,12 t, с
Рис. 16. Часов1 залежносп напруги на затискачах ТП1 для умов рис. 2
ТП2 для умов рис. 2
Висновки
1. В аваршному рсжи\п перекриття чи пробою дахового ¿золятора на будь-якому (¡з двох, що рухаються на фщернш зош) електровоз1 на-
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Михал1ченко, П. £. Математичне моделюван-ня перехщних аваршних електромагштних процеав в систем! електрично! тяги постойного струму [Текст]/ П.£. Михал1ченко, М.О. Костш // Техшчна електродинамжа. Тематичний вии. «Проблеми су-часно! електротехшки». - 2008. - Ч. 2. - С. 31-35.
2. Костин, Н. А. Математическое моделирование переходных аварийных електромагнитных процессов в системе электрической тяги постоянного тока. 1. Короткое замыкание без тяговой нагрузки [Текст] / Н. А. Костин, П. Е. Михал1ченко // Вюник ДНУЗТ. - 2007. - Вип. 17. - С. 66-71.
3. Михал1ченко, П. £. Математичне моделюван-ня перехадних аваршних електромагштних процеав в систем! електрично! тяги постшного струму. 2. Коротке замикання з електрорухомим складом [Текст] / П. £. Михал!ченко // Вюник ДНУЗТ. -2010.-Вип. 32.-С. 175-179.
4. Михал!ченко, П. £. Генераторш струми гид час коротких замикань в пристроях системи електрично! тяги [Текст] / П. £. Михал!ченко // Електро-технпса! Електромеханпса. - 2012. - № 6. - С. 56-60.
5. Михал!ченко, П. £. Вплив режиму короткого замикання в тяговш мерою постшного струму на перехадш електромагштш процеси в електрорухо-мому склад! [Текст]/ П. £. Михал!ченко, Т. М. Мь щенко, М.О. Костш // Електротехшка ! Електроме-хашка. - 2010. - № 4. - С. 63-66.
6. Михал!ченко, П. £. Вплив генераторних струм!в електрорухомого складу на !мов!ршсть перепалу контактного проводу [Текст] / П. £. Михаль ченко // Затзничний транспорт Украши. - 2012. -№ 3/4. - С. 52-55.
пруга на обох електровозах р1зко зменшуеться ! 1х тягов! двигуни переходять в генераторний режим.
2. Найбшыпе ! найтривалше значения генераторного струму, що живить точку короткого замикання, спостер1гаеться на електровоз! з пе-рекритим ¡золятором: цей струм досягае уставки ! захист електровоза спрацьовуе.
3. В розглядуваному режим! фщерш ! шдс-танцшш струми спочатку р1зко зростають, в деяких випадках до небезпечних значень, а поим експоненщально зменшуються до певного усталеного значения; виняток складае струм живлячого електровоз фщера, який вимикаеть-ся захистом тягово! тдетанщ!.
4. Комутащйш процеси змши струм1в обу-мовлюють р1зко дина\пчний характер коливань шдстанц!йних напруг, максимальш значения яких суттево перевищують номшальне значения 3,3 кВ.
REFERENCES
1. Mihalichenko, P. E. Matematychne modelyuvannya perexidnyx avarijnyx elektromahnitnyx procesiv v systemi elektrychnoyi tyahy postijnoho strumu [Mathematical simulation of transient emergency electromagnetic processes in the system of the electric traction DC]/ P. E. Mihalichenko, M. O. Kostin // Texnichna elektrodynamika. Tem. vyp. «Problemy suchasnoyi elektrotexniky» - Technical electro-dynamics. Theme issue. Problems of modern electrical engineering, 2008, Ch. 2, pp. 31-35.
2. Kostin, N.A. Matematicheskoe modelirovanie perehodnyih avariynyih elektromagnitnyih protses-sov v sisteme elektricheskoy tyagi postoyannogo toka. 1. Korotkoe zamyikanie bez tyagovoy nagruzki [Mathematical simulation of transient emergency electromagnetic processes-owls in the system of the electric traction DC. 1. Short circuit without the traction load]/ N. A. Kostin, P. E. Mihalichenko// Visnyk DNIJZT - News DNUZT, 2007, Vyp. 17, pp. 66-71.
3. Mihalichenko, P. E. Matematychne modelyuvannya perexidnyx avarijnyx elektromahnitnyx procesiv v systemi elektrychnoyi tyahy postijnoho strumu. 2. Korotke zamykannya z elektroruxomym skladom [Mathematical simulation of transient emergency electromagnetic processes in the system of the electric traction DC. 2. Short circu with traction load] / Mihalichenko P. E. // Visnyk DNUZT - News DNUZT, 2010, Vyp. 32, pp. 175-179.
4. Mihalichenko, P. E. Heneratorni strumy pid chas korotkyx zamykan v prystroyax systemy elektrychnoyi tyahy [Generating currents during a short circuit in devices of the system of the electric traction] / P. E. Mihalichenko // Elektrotexnika i Elektromexanika - Sci-Tech. magazine «Electrical Engineering & Electromechanics», 2010, No. 6. pp. 56-60.
5. Mihalichenko, P. E. Vplyv rezhymu korotkoho zamykannya v tyahovij merezhi postijnoho strumu na
© Михатченко П.С., Костш M.O., 2013
perexidni elektromahnitni procesy v elektroruxomomu skladi [The influence of the short circuit condition in the contact system on electromagnetic processes in direct current electric train] / P. E. Mihalichenko, Т. M. Mishhenko, M. O. Kostin // Elektrotexnika Elektromexanika - Sci-Tech, magazine «Electrical Engineering & Electromechanics», 2010, No. 4, pp. 63-66.
6. Mihalichenko, P. E. Vplyv heneratornyx stramiv elektroraxomoho skladu na imovirnist perepalu kontaktnoho provodu [The influence of the generator currents of electric rolling stock on the probability of overburn contact wire] / P. E. Mihalichenko // Zaliznychnyj transport Ukrayiny- Railway transport oj Ukraine, 2012, No 3/4, pp. 52-55.
Статтю рекомендовано до друку д.т.н., профссором /'. К. Гетъманом
Аваршш режими короткого замикання на електрорухомому склад1 е досить частим явищем i тому дослЬ дження цього процесу в систем! електричноТ тяги постшного струму е актуальною задачею. Особливо це стосуеться такого режиму як перекриття дахового ¡золятора електровозу, оскшьки в цьому випадку одно-часно закорочуеться i тягова мережа i сам рухомий склад. Цей режим супроводжуеться протканням над-струм1в як в електровоз1 так i в тяговш мереж1 i е надзвичайно небезпечним для обох тдсистем.
Метою роботи е дослщження електромагштних npoueciB i особливостей проткання цього режиму. Ви-явлення найбшьш ¡нформацшних маркерт цього режиму, дозволить вщр1знити його вщ ¡нших аваршних режимт.
Дослщження короткого замикання в тяговш мереж1 при наявносп електровозт на фщернш зош було виконано шляхом математичного моделювання. Для цього було створено схему зам1щення розглядуваноТ системи i для нет записано систему ртнянь електромагштного стану. За результатами моделювання було встановлено, що в аваршному режим1 перекриття дахового ¡золятора на електровоз1 напруга на ньому pi3-ко зменшуеться i тягов1 двигуни переходять в генераторний режим. Генераторний струм досягае уставки i захист електровозу спрацьовуе. В розглядуваному режим1 фщерш струми тягових пыдстанцый спочатку pi-зко зростають до небезпечних значень, а пот1м експоненц1ально зменшуються до певного усталеного значения. Комутацшш процеси змши струмт обумовлюють р1зко динамнний характер коливань тдстанцшних напруг, максимальш значения яких суттево перевищують номшальне значения.
Застосування методт математичного моделювання дозволяв дослщжувати процеси в такш складнш систем! якою е система електричноТ тяги постшного струму нав1ть з двома електровозами. За результатами дослщжень визначен1 особливосп прот1кання перех1дних електромагн1тних величин в систем!.
УДК 621.332.3:621.311
П. Е. МИХАЛИЧЕНКО, Н. А. КОСТИН (ДНУЖТ)
Кафедра «Электротехники и электромеханики». Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна 2, г. Днепропетровск, 49010, Украина, тел.: 056-373-15-37, эл. почта: miha pavel@mail.ru
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ ПЕРЕКРЫТИИ ИЛИ ПРОБОЕ КРЫШЕВОГО ИЗОЛЯТОРА ЭЛЕКТРОВОЗА
Аварийные режимы короткого замыкания на электроподвижном составе достаточно частое явление и поэтому исследование этого процесса в системе электрической тяги постоянного тока является актуальной задачею. Особенно это касается такого режима, как перекрытие крышевого изолятора электровоза, поскольку в это случае одновременно закорачиваются и тяговая сеть и сам подвижной состав. Этот режим сопровождается протеканием сверхтоков и является очень опасным для обеих подсистем.
Целью работы является исследование электромагнитных процессов и особенностей протекания этого режима. Нахождение наиболее информационных маркеров этого режима, позволит отличать его от других аварий.
Исследование короткого замыкания при наличии двух электровозов на фидерной зоне было выполнено математическим моделированием. Для этого была создана схема замещения рассматриваемой системы и для неё записана система уравнений электромагнитного состояния. За результатами моделирования было установлено, что в аварийном режиме перекрытия крышевого изолятора, напряжение на электровозе резко уменьшается, и тяговые двигатели переходят в генераторный режим. Генераторный ток достигает уставки и защита электровоза срабатывает. В рассматриваемом режиме фидерные токи тяговых подстанций сначала резко возрастают до опасных значений, а потом экспоненциально уменьшаются до определенного установившегося значения. Коммутационные процессы изменения токов обуславливают резко динамический характер колебания подстанционных напряжений, максимальные значения которых значительно превышают номинальные значения.
© Мюошченко П.С., Костш М.О., 2013
Надшшла до друку 25.03.2013.
Ключов1 слова: система електричноТ тяги, елек-трорухомий склад, тягова тдстанцт, тяговий елект-ричний двигун, математична модель, коротке замикання, ¡золятор, мап-нтний пот1к, перехщний процес, перехщний струм.
Использование методов математического моделирования позволяет исследовать процессы в такой сложной системе как система электрической тяги постоянного тока даже с несколькими электровозами. По результатам исследований определены особенности протекания переходных электромагнитных величин в системе.
Ключевые слова: система электрической тяги, электроподвижной состав, тяговая подстанция, тяговый электрический двигатель, математическая модель, короткое замыкание, изолятор, магнитный поток, переходный процесс, переходный ток.
Статью рекомендовано к печати д.т.н, профессором Г. К. Гетъманом UDC 621.332.3:621.311
Р. Е. MIHALICHENKO, N. A. KOSTIN (DNURT)
Department of Electrical engineering and electromechanics, Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after academician V. Lazaryan, 2 Lazaryan Street, Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel.: 056-373-15-37, e-mail: miha pavel@mail.ru
ELECTROMAGNETIC PROCESSES IN THE DC ELECTRIC TRACTION SYSTEM WITH OVERLAPPING OR BREAK ELECTRIC LOCOMOTIVE'S ROOF INSULATOR
The malfunctions short circuit on электроподвижном composition is quite common and that is why the study of this process in the system of the electric traction DC is an urgent task. Especially it concerns such a regime, as overlap roof insulator of electric locomotive, because in this case at the same time short-circuit and power train and myself rolling stock. This mode is accompanied by a flow of current and is very dangerous for both subsystems.
The aim of the work is the research of electromagnetic processes and features of course of this regime. Find the most informative markers of this regime, will allow to differentiate it from other accidents.
A study of the short-circuit in the presence of two electric locomotives on the feeder zone was performed mathematical modeling. For this scheme was set up replacement of the system and for it is written system of equations of the electromagnetic status. The results of the simulation, it was established that in case of an emergency operation overlap roof insulator, the voltage of the electric locomotive is dramatically reduced, and the traction motors are moving in the generator mode. Generator current reaches the set point and protection of the electric locomotive works. In this mode the feeder currents of traction substations first escalate to dangerous levels, and then exponentially reduced to a steady-state value. Switching the processes of change of currents cause sharply dynamic nature of the fluctuations of voltage substation, maximum values of which considerably exceed the rated values.
The use of methods of mathematical modeling allows you to explore the processes in such a complex system as the system of the electric traction DC even with several electric locomotives. According to the results of studies identified features of transient electromagnetic variables in the system.
Keywords: electric traction system, electric rolling stock, traction substation, electric traction motor, mathematical model, short-circuit, insulator, magnetic flux transition, current transient.
Prof. G. K. Getman, D. Sc. (Tech.) recommended this article to be published.
© Михал1ченко U.C., Косин M.O., 2013 ISSN 9516-5456 Електрифтащя транспорту, № 5. -
