CC BY
45
Общетехнические задачи и пути их решения
39
Библиографический список
1. Железнодорожный путь / Г. М. Шахунянц. - М. : Транспорт, 1987. - 450 с.
2. Расчет эпюр стрелочных переводов с криволинейными остряками и крестовинами методом хорд / В. В. Говоров // Труды ЛИИЖТа. - Вып. 282. - Л. : Транспорт, 1968. -С. 109-115.
3. Говоров В. В. Совершенствование
теории проектирования соединений путей промышленного транспорта : дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.12 : защищена 23.03.95 : утв. 09.02.96 / Говоров Вадим Владимирович. - СПб., 1994. -374 с. - Библиогр. : с. 350-374.
УДК 621.319.4:621.337.2.07
А. А. Богдан
Петербургский государственный университет путей сообщения
ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВХОДНОГО ФИЛЬТРА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ
В статье рассмотрены вопросы оценки параметров входных фильтров при импульсном регулировании. Для снижения влияния импульсного преобразователя на контактную сеть теоретически обоснованы и рассчитаны параметры Г -образного входного фильтра с учетом числа фаз.
входной фильтр, импульсный преобразователь. Введение
При работе тиристорных импульсных преобразователей, установленных на электрическом подвижном составе,
потребляется прерывистый, или
пульсирующий, ток, что при отсутствии входного фильтра:
- значительно увеличивает потери энергии в контактной сети вследствие большой величины коэффициента формы тока;
- приводит к коммутационным
перенапряжениям на преобразователе (его элементах) из-за проявления
индуктивности контактной сети, особенно
при значительном удалении
электроподвижного состава от тяговой подстанции;
- создает условия для возникновения помехи в линии СЦБ и связи, величина которых определяется амплитудой и спектром частот гармонических составляющих, а также удалением и конструктивным исполнением этих линий.
Таким образом, выбор параметров входных фильтров является актуальной задачей при проектировании импульсных преобразователей.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
Общетехнические задачи и пути их решения
40
1 Пульсации потребляемого тока от фильтра на входе преобразователя
Амплитуда и спектр частот
гармонических составляющих пульсации тока на входе фильтра определяются формой и амплитудой переменной составляющей потребляемого тока. На рисунке 1 представлены диаграммы, отражающие характер изменения потребляемого фазными
преобразователями тока с числом фаз, равным 4 (для электровоза ВЛ10 - 4 параллельно включенных статических преобразователя (СП) для питания
обмоток возбуждения), при одинаковых среднем токе нагрузке 1ср и фазных пульсациях тока А/ф. Из диаграммы
видно: при такой схеме включения
преобразователей размах пульсаций потребляемого тока А/d существенно меньше, чем при питании каждого преобразователя от индивидуального
фильтра, что позволяет уменьшить параметры индуктивности и емкости входного фильтра.
Ad /фмн + Аф /фмм ,
где /ФМН - минимальное значение фазного тока; А/Ф - размах фазных пульсаций; /ФММ - максимальное значение фазного тока.
Амплитудные значения
потребляемого тока в начале и в конце интервала <н(интервал, на котором ток нагрузки нарастает) будут равны
соответственно:
h (к )н = N
1/ГЛ К + 1.
ФММ 1 ФМН
2
- А/,
^ (<н )к = No
1 л + d
л
ФММ ' ^ФМН
2
+ А/.
)
где No - число открытых фаз; А/н.с -приращение фазного тока в интервале tc (интервал, на котором ток нагрузки спадает).
Среднее значение потребляемого тока в интервале <н можно выразить как
/d (tн ) = 1 (id (<н )н + id (<н )к ) =
2
Г ( 2 N
V
^фмм + ^фмн
V
2
ЛЛ
))
Или
/ (<, )=N /ф,
где /ф - средний фазный ток.
Так как средний ток нагрузки
то
/ср = N • /ф-
/ N
/ (< )= ср o
Лн} N
Рис. 1
где N - число фаз.
Как следует из рисунка 1, пульсация потребляемого тока
Аналогично в интервале tc будем иметь:
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
Общетехнические задачи и пути их решения
41
id (tc) = No
d V. с / н o
I^A /ГЛ d + I<
ФММ 1 ^ФМН
2
DiHH I ФММ ,
id (t ) = N
d \ с /к о
I_„ .+ I
ФММ ФМН
2
+
= 1 = 2
или
/d (К )= 1 (id (К )н + id (to )к ) =
(/ФММ + /ФМН ) I,
2 N
2
I/ГЛ /Г + I
ФММ ФМН
2
Id ('с )= /ф ( N - 1).
Id (^ )
1 ср (Nо - !)
N
Idcp Icp ■
С другой стороны,
I = I (t )______^___+ I (t )____tс__
dcp d V н / T / ~n d V с / T / ~n
= N -1 ^
(i)
ср N Тф / N ' ~cp N Тф / N
;Iср -
/
Notн +(No -1)
Т o н
ф
1 г
= I
ср ТФ V
Т
Тф -1
N н
ЛЛ
(2)
Vv JJ
Т Тф
-ф (No -1) + tн
N
J
Подставив выражение (1) в выражение (2), получаем:
4p4 "^ср
1
Тф
Т
Тф
N
(No -1) +1,
^ t,. =
1
+ ^нн ^МН ■
Среднее значение потребляемого тока в интервале tc:
N0 -11
N J
(3)
Т
V
Так как
Т
-±-1 =t
N н с,
то
N-1
N
Ф
Т
ф
(4)
' d V v с ) ф
Выражая среднее значение потребляемого тока в интервале tc через средний ток нагрузки, получим:
В выражениях (1), (3) и (4) Хф -фазный коэффициент заполнения,
который представляет отношение интервалов времени открытой фазы (ток в фазе нарастает) к фазному периоду Тф.
Таким образом, для
N0 -1
N
<1А<—°-
N N -1
и
NN
<1ф < No
N
Известно, что средний ток, потребляемый от источника всеми фазами,
где No принимают любые значения вплоть до N, имеем соответственно:
DId IФММ ;
DId = ^ ■
При
DIdср Iср ■
No = N
пульсации DId = 0,
2 Выбор параметров входного фильтра
t
с
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
Общетехнические задачи и пути их решения
42
Особенности работы входного фильтра при многофазном регулировании с раздельными фазными сглаживающими дросселями следующие:
- средний потребляемый ток из сети и от фильтра одинаков, а выражение для расчета DIdcp выведено в предыдущем
пункте;
- в интервале 'н расходуется энергия конденсатора со средним разрядным током 1с ('н) в соответствии рисунком 2, а:
1с () = Id ()- Id ср,
или
1с ( 'н )= 1ср
N
N
- -1
ф
1с ( 'с ) = 1ср (1ф - N 1 ^
_0_
N
ИСТОЧНИК
питания
lc(tH)
C U2 C U2 U + U
^ф^фб ^ф^фМ _ иф^ ^фМ
2
2
2
I (,
или
C
2
ф (Uфб- UфМ ) = UdIс ('н ) 'н ,
где U, Uфм - наибольшее и наименьшее
значения напряжения на конденсаторе фильтра после его дозаряда (в интервале tc) и разряда (в интервале 'н)
соответственно.
Получаем:
C
-f (Uфд-uфм )=UdI с (t,) t„,
или
Подзаряд конденсатора фильтра осуществляется в интервале средним
зарядным током Iс ('с) в соответствии с рисунком 2, б:
Iс ('с )= ^ср - Id ('с ) ,
или
Сф^ диф =
UdI ср
N--1
N
ф
L N -1 ^
откуда
С
/
ср
No.-1
N ф
ч -
1 ф
N
N о -1
N
DU ф/ф
где DUф = Uфб - Uфм • /ф - фазная частота
регулирования.
Аналогичное выражение может быть получено на интервале 'c:
с
ф (U фб-Uфм ) = UdIc ( (с ) 1с.
2
источник
питания
lc(tc)
Рис. 2
Величина Диф может выбираться такой, что
ди
ф
U,
(0,1 - 0,05).
Для квазиустановившегося режима можно написать:
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
Общетехнические задачи и пути их решения
43
Это допустимо, так как пульсации тока DUd сглаживаются индуктивностью
фильтра и контактной сети1.
После включения фильтра пульсация основной гармонической, выходящей мимо фильтра в контактную сеть, можно представить в виде:
»i
DU
»i
JW1Ld
2p
где w1 = ~j7 - угловая частота основной
гармонической;А^- индуктивность
контактной сети (активным
сопротивлением пренебрегаем).
Источник питания, преобразователь и нагрузку можно представить
генераторами постоянной и переменной составляющих тока. Поскольку постоянную составляющую фильтр беспрепятственно пропускает, расчетная схема для переменной составляющей может быть изображена так, как это показано на рисунке 3.
Очевидно, что
I=1 = ^C1 + IL1,
где IC1 и IL1 - составляющие токи
основной гармонической в параллельных ветвях цепи.
Рис. 3
Так как
U=1 = Uc1 =UL1,
то
I=1 = IC1 = I L1
Yэ Yc ~Yl ’
где Yэ, Yc и [ Yl - проводимости
эквивалентная и цепей C и L.
Так
Yl =
1 ;
jw1 (Ld + Аф)
YC JW1C$,
то
Y =■
Jw1 (Ld + Аф )
Таким образом,
+ JwlCф.
I L1 = I=1-
JW1 (Ld + Аф )
JW1 (Ld + Аф )
+ JW1CA
или
1
1
1
I L1 = I=Г
1
L1 ■=11 _WL
юф
Откуда
I
L1
1
1 АфСф
с учетом знака
1 Импульсное управление тяговыми двигателями электрического подвижного состава : учеб.
пособие / В. И. Некрасов. - Л. :ЛИИЖТ, 1972. -115 с.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
Общетехнические задачи и пути их решения
44
и
1 -b wfpc* I
1 -
ф t&L w2c
1 »1
ф
Заключение
В статье теоретически обоснован выбор параметров Г-образного входного фильтра с учетом числа фаз. Выведены расчетные соотношения для пульсаций
тока, потребляемого от конденсатора входного фильтра при многофазном регулировании.
УДК 629.424.3:621.436
А. В. Грищенко, В. А. Кручек, В. В. Кручек
Петербургский государственный университет путей сообщения
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЗНОЙ МНОГОДИЗЕЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ С ОБЪЕДИНЕННОЙ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ
Компания ОАО РЖД в настоящее время активно внедряет в локомотивный парк двухдизельные тепловозы. Опытные образцы двухдизельных тепловозов уже эксплуатируются компанией ОАО РЖД. Примером двухдизельного маневрового тепловоза является модернизированный тепловоз ЧМЭ3 № 4342. Этим тепловозам необходима оценка качества эксплуатационной работы. Поэтому для определения среднеэксплуатационного КПД многодизельной силовой установки разработана методика определения эффективного и среднеэксплуатационного КПД. В качестве практических рекомендаций предлагается объединять системы охлаждения дизелей.
многодизельная энергетическая установка, эффективный КПД, среднеэксплуатационный КПД, эффективная мощность, объединенная система охлаждения.
Введение
Статистика эксплуатации маневровых тепловозов показывает, что эти локомотивы большую часть времени смены работают в режимах малых
нагрузок и холостого хода. Данные режимы неблагоприятны с точки зрения эффективного КПД и расхода топлива. Двухдизельная силовая установка (СУ) на
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/1
