CC BY
58
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ
УДК [621.423:621.3.024] : 62.332.3.011.3
О. О. КАРЗОВА1*
1 Каф. «Електротехшка та електромехашка», Дшпропетровський нащональний ушверситет зал!зничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 373 15 47, ел. пошта катсоуа@1.иа
ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В КОНТАКТНО1 МЕРЕЖ1 НА ЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТ1 ЗРОСТАННЯ СТРУМУ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМИКАННЯХ У СИЛОВИХ КОЛАХ ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ
Мета. Дослщження впливу параметр!в контактно! мереж1 на значення швидкосп зростання струму при короткому замиканш, а також на р!зницю значень цих параметрiв за рiзних схем з'еднання тягових електро-двигунш у силовому колi. Методика. Запропоновано математичну модель i методику для визначення впливу параметрiв контактно! мереж1, а саме iндуктивностi та активного опору контактного дроту, на швидшсть зростання струму при короткому замиканш. Окр!м цього визначаеться вплив швидкостей зростання струму на !х рiзницю в силових колах електровозу поспйного струму за рiзних точок виникнення короткого замикання, рiзних варiантiв з'еднання тягових електродвигунiв i рiзних ввдстаней електровозу в!д тягово! шдстанци. Запропонованi модель та методика можуть бути використанi для будь-якого типу електровозу постшного струму при будь-яшй точцi виникнення короткого замикання в колi тягових двигунiв. Результати. Встановле-но як1сний i к1льк1сний вплив параметрiв контактно! мереж1 на значення швидкосп зростання струму при короткому замиканш та на значення рiзницi цих параметрiв за рiзних схем з'еднання тягових електродвигунiв. Наукова новизна. Вперше запропоновано метод дослвдження з визначення впливу параметрiв контактно! мереж1 на швидк1сть зростання струму короткого замикання та на рiзницю цих параметрiв при рiзних ввдстанях електровозу в!д тягово! п^дстанци. Практична значимкть. Отриманi результати можуть бути вико-ристанi при виборi установки захисних пристро!в силових кiл електрорухомого складу, в яких в якосп кон-трольованого параметру виступае швидшсть зростання струму у разi короткого замикання.
Ключовi слова: параметри контактно! мереж!; коротке замикання; швидшсть зростання струму; шдукти-вшсть; активний отр; електровози; тягова пiдстанцiя; тягов! електродвигуни
Вступ
Мета
Виникнення режиму короткого замикання (КЗ) в силових колах електрорухомого складу (ЕРС) призводить до значних пошкоджень та виходу з ладу електрообладнання, якщо захисш пристро! не спрацюють достатньо швидко i чгт-ко. Тому поглибленi дослщження вказаного режиму з метою використання найновшо! еле-ментно! бази для вдосконалення захисних пристрой е завжди актуальними.
Метою цiеl роботи е дослщження впливу па-раметрiв контактно! мережi на значення швидкосп зростання струму (^ydf), а також на рiз-
ницю значень цього параметру при рiзних схемах з'еднання тягових електродвигушв у силовому коль
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
Методика
Як параметри контактно! мереж! (КМ) по-стшного струму в робот прийнят ¿ндуктив-шсть контактно! мереж! (LKM) та активний отр контактного дроту мереж! (Rкм) залежно в!д вщсташ м!ж живлячою тяговою п!дстанц!ею (ТП) та електрорухомим складом.
Для досягнення поставлено! мети в робот! виконаш досл!дження за двома вар!антами [7]:
1) коротке замикання виникло у певнш точщ кола тягових електродвигушв (ТЕД) елек-тровоза пост!йного струму при номшальнш напруз! джерела живлення (идж1 = 3 000 В).
Тобто у цьому випадку перехщний процес досл!джено за умови, що параметри контактно! мереж! не враховуються;
2) коротке замикання виникло у тш же точц! силового кола ЕРС при номшальнш напруз! джерела живлення (UXH = 3 300 В) (напруга на шинах тягово! шдстанци). Тобто, у цьому випадку перехщний процес досл!джено з ураху-ванням параметр!в контактно! мереж!.
Для першого вар!анта досл!джень створена математична модель (1) [2, 4, 5, 9].
ЕРС; p — число пар головних полюшв ТЕД; г л t п 0Ф
Lя + 2 Р ™оз (с -1) df- = Lдин — динам1чна 1нду-
а! я
ктивн!сть, тд якою розум!еться !ндуктивн!сть обмоток збудження головних полюшв з урахуванням динамши зм!ни струму збудження в режим! короткого замикання; wra — кшьюсть витк!в котушки збудження головного полюсу; с — коефщент розсдавання головних полюс!в; ^екв !оз — магшторушшна сила збудження головних полюшв; Fjmk — частина маг-н!торуш!йно! сили k -! дшянки магн!тно! характеристики ГП, що створюе магн!тний пот!к головних полюшв.
Модель (1) враховуе дда вихрових струм!в в магн!топровод! ТЕД та динам!чно! ¿ндуктив-
ност! обмоток збудження на величину ^^^
при р!зних вар!антах з'еднання тягових електродвигушв (послщовному «С», послщовно-паралельному «СП» та паралельному «П») та р!зних точках виникнення КЗ в силовому кол!.
d!я идж1 - Пдв k Ф ® дв - Пдв R + ^б ) !
дв дв V я зб ' я
dt /г , о / ndO,
пдв (Lя + 2 PWai (с- 1) d!f)
I 23Rm1 Ф1 + g^ афТ + Ф(Кш - Rm1 ) = ^екв !оз + Fort ; dt
d (Ф - Ф,)
5,29Rm! (Ф - Ф^ + 0,477g^ 1 + Ф^ - Rml) = w^ I03 + F^;
(1)
= идж2 - Пдв k Ф ^дв - Пдв (Rя + Rзб ) !
dt ГТ , О i w 0Фч , т
Пдв (Lя + 2 Р Wоз (С - 1) ) + Lкм
1,23 Rm1 Ф1 + g^
0Ф1
^(R ■ -R,) = w I + F ■
У mi ^mV к>екв ± оз * нлг '
d (Ф - Ф1)
(2)
5, 29 Rm1 (Ф - Ф1) + 0, 477g"^ ^ ^ + Ф(Rmk - Rm:) = WеKв !оз + FHmi.
У формул! (1) пдв — к!льк!сть тягових елект- Для визначення впливу параметр!в контакт-
I .. • di /
родвигун1в; Iя — струм якоря силового кола но! мереж! на значення у^ при коротких за-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
миканнях в силових колах електрорухомого складу постшного струму за вар!антом 2 модель (1) набуде вигляду (2), де идж2 - номша-
льна напруга на шинах тягово! шдстанци з ура-хуванням падшня напруги в!д активного опору контактного дроту [6]:
Uдж2 = ^тп ^я ^км .
(3)
Км = L0 1 ,
^км Ркм 1 .
(5)
Результати розрахунку за (3)-(5) наведет в табл. 1.
Таблиця 1
Параметри контактноТ мережi постiйного струму
Table 1
Parameters of contact network of direct current
1, км 5 10 15 20
N В 3187 3074 2961 2848
Якм, Ом 0,2 0,4 0,6 0,8
Км, Гн 0,006 0,012 0,018 0,024
силового кола ЕРС (рис. 1) без урахування впливу параметр!в КМ (за математичною мо-деллю (1) та з урахуванням впливу параметр!в КМ (за математичною моделлю (2)) [3].
1ндуктившсть контактно! мереж! Ккм визна-чаеться за формулою [6]:
(4)
П
ОЗп
де Ь0 « 1,2 мГн/км - питома !ндуктивн!сть контактно! мереж! постшного струму [1]; I - роз-рахункова в!дстань в!д живлячо! ТП до елект-ровоза.
При досл!дженн! прийнято I = 0, 5, 10, 15, 20 км.
Для прикладу використано дан! для маг!ст-рального електровоза постшного струму ДЕ1 [10]. Тому ном!нальний струм якоря дор!внюе: ^я.ном = 565 А.
При питомому активному опор! контактного дроту мереж! ркм « 0,04 Ом/км розрахунковий активний оп!р контактно! мереж! буде дор!в-нювати [1]:
При використанн! математичних моделей (1) та (2) i наведених в табл. 1 даних отримано крив! залежност! струму КЗ вщ часу /к = f (t) при виникненн! короткого замикання в точц! 3
Рис. 1. Вар!анти виникнення короткого замикання при послщовному з'еднанн! ТЕД частини секци електровоза постшного струму
Fig. 1. Variants of short circuit occurring with series connection of traction electric engine of the part of DC electric locomotive section
Дослщження виконаш при послщовному з'еднанн! ТЕД. Також прийнято, що КЗ виник-ло в той момент часу, коли швидюсть електровоза вщповщала швидкосп, при якш здшсню-еться перех!д з одного з'еднання ТЕД на шше (у цьому випадку з послщовного з'еднання на посл!довно-паралельне). Тому V =3,14 м/с. Струм якоря при цьому прийнято ном!нально-му значенню.
Результати дослщжень у вигляд! кривих наведен! на рис. 2:
?к0 = f (t) - крива залежност! струму короткого замикання в!д часу за умови, що електровоз знаходиться б!ля тягово! тдстанцл (I = 0 км); ?к5 = f (t) - крива залежност! струму КЗ в!д
часу за умови, що електровоз знаходиться на вщсташ 5 км в!д ТП;
/к10 = f (t) - крива залежност! струму КЗ в!д
часу за умови, що електровоз знаходиться на вщсташ 10 км в!д ТП;
/к15 = f (t) - крива залежност! струму КЗ в!д
часу за умови, що електровоз знаходиться на вщсташ 15 км в!д ТП;
?к 20 = f (t) - крива залежност! струму КЗ в!д
часу за умови, що електровоз знаходиться на вщсташ 20 км в!д ТП.
Взаемне розташування кривих на рис. 2 зумо-влене сшввщношенням вплив!в Кдин, Якм та Ккм .
di„ /
у^ визначено на трьох д!лянках наведених на рис. 2 характеристик: прямолшшнш, «ко-лм» та д!лянц!, близькш до сталого значення.
© О. О. Карзова, 2014
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
_к_
dt
1* - ?к (t -At)
At
(6)
де ?к - зростання струму короткого замикання при змiнi часу At = 0,0001 с.
Як приклад наведена розрахована за (6) швидкють зростання струму при КЗ на прямо-лшшнш дiлянцi для варiанта, коли не врахову-ються параметри контактно! мереж! (рис. 4).
Рис. 2. Крии залежностi струму короткого замикання ввд часу за рiзних BapiaHTiB napaMeTpiB контактно! меpежi при «С» з'eднaннi ТЕД
Fig. 2. Dependence curves of short circuit current on the time in different variants of contact networks parameters with «S» connection of electric traction engine
З рис. 2 видно, що прямолшшна дшянка за-ймае пpомiжок часу вщ 0 до 0,01 с, «колшо» -вiд 0,01 до 0,1 с., шсля часу 0,1 с починаеться дiлянкa, близька до сталого значення.
На рис. 3 зображена, як приклад, збiльшенa за масштабом прямолшшна дшянка кривих за-лежностей струму КЗ вiд часу.
<
I ö
610 610 601 KwO '.к5
Uio :«[*_ 583
565 :6?
ы
3.000]
Час, с
Рис. 4. Збшьшений за масштабом початок прямолшшно! дшянки кривих залежностей струму короткого замикання вщ часу
Fig. 4. Increased on a scale beginning of tangent section of curve dependences of short circuits current on time
dt
603,4 - 565 0,0001
= 384 000 А/с.
Для ropÎBMH^ значення у^ у двох варь антах дослщження використана така формула:
Yi =
l #0
100, %.
(7)
l=0
Рис. 3. Збiльшенa за масштабом пpямолiнiйнa дiлянкa кривих залежностей струму короткого замикання вщ часу
Fig. 3. Increased on a scale tangent section of curves of short circuit current on time
Швидкють зростання струму короткого замикання визначена на початку кожно! з трьох дшянок за час 0,0001 с, як час реагування су-часних м1кроконтролер1в [8, 11-13] за такою формулою:
Рiзниця швидкост зростання струму при КЗ знаходиться за виразом (8):
Y 2 =
( ^ diк/ /dt ] Jl=0
f dij' ( /dt i=0
100, %. (8)
Якщо поpiвняти, наприклад, у^ у вapiaн-
ri, коли l = 0, та у вapiaнтi, коли l = 5 км, на прямолшйнш дiлянцi за (7) та (8), то отримаемо:
© О. О. Карзова, 2014
к
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
Результати дослвджень при «С» з'eднаннi ТЕД Research results with «S» connection of electric traction engine
Таблиця 2
Table 2
h m Uдж , В ' l, км Прямолшшна дiлянка «Колшо» Дшянка, близька до сталого значення
Дк , А Л/ /dt' А/с Y1> % Y 2 ' % Д'к , А Л/ /dt' А/с Y1> % Y 2 ' % Д'к , А diK/ /dt' А/с Y1> % Y 2 ' %
1 3000 0 603,4 384000 - - 26 260000 - - 0,58 5800 - -
3187 5 605,9 409000 106,5 6,5 27,2 272000 104,6 5,7 0,6 6000 103,4 3,4
2 3074 10 604,4 394000 102,6 2,6 27 270000 103,8 3,8 0,59 5900 101,7 1,7
2961 15 602,8 378000 98,4 1,6 25 250000 96,1 3,8 0,56 5600 96,5 3,4
2848 20 601,3 363000 94,5 5,5 24,5 245000 94,2 5,7 0,55 5500 94,8 5,1
Y 2 =
= 409000 100 = 106,5 %; 384 000
250 000 - 234 000
250 000
100 « 6,4 %.
Аналопчно знайдена швидюсть зростання струму на двох шших дшянках залежностей iK = f (t) та виконаш розрахунки за (7) та (8).
Результати
Результати визначення Дк (змши струму короткого замикання при змш часу 0,0001 с), а також розрахунку за (6)-(8) внесет до табл. 2
При пор1внянн1 вар1анту при l = 0 км та ва-р1анту, коли електровоз знаходиться на якшсь вщсташ вщ ТП, р1зниця швидкосп зростання струму КЗ (табл. 2) при вс1х дшянках характеристик буде складати приблизно 6,5 % i менше. Бшьша рiзниця буде на прямолшшнш дiлянцi.
Значення швидкостi зростання струму при короткому замиканш бiльшим буде теж на прямолiнiйнiй дiлянцi.
Тому в подальшому значення Yi та y2 при рiзних з'еднаннях тягових електродвигунiв у силовому колi ЕРС визначенi тiльки на пря-молiнiйних дiлянках залежностi iH = f (t) .
При використаннi моделей (1) та (2) для до-слiдження впливу параметрiв контактно! мереж! на значення та рiзницю швидкостi зростання
струму КЗ при «СП» та «П» з'eднаннi ТЕД прийнято, що КЗ виникло в тш же точщ силового кола, що i при «С» з'eднаннi ТЕД, а швид-к!сть електровоза дор!внюс V =6,8 м/с та V = 14,36 м/с вщповщно. Дослщження для па-ралельного з'еднання ТЕД виконано при пов-ному збудженнi.
Результати дослщжень у вигляд! кривих наведет на рис. 5 та рис. 6.
Рис. 5. Крив! залежносп струму короткого замикання в!д часу при рiзних BapiaHTax napaMeTpiB контактно! мереж при «СП» з'еднанш ТЕД
Fig. 5. Curves of dependence of short circuit current on time with different variants of contact network parameters with «SP» connection of electric traction engine
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
Рис. 6. Kpmi залежностi струму короткого замикання ввд часу за pi3rnx BapiaHTiB napaMeTpiB контактно! меpежi при «П» з'eднaннi ТЕД
Fig. 6. Curve dependence of short circuit current on time with different variants of contact network parameters with «Р» connection of electric traction engine
Результата розрахунюв за (6)-(8) внесет в табл. 3 та 4.
Таблиця 3
Результати дослщжень при «СП» з'еднанш ТЕД
Table 3
Research results with «SP» connection of electric traction engine
! И m Uдж , В ' l, км Д/к, А Л/ /dt' А/с YL % Y2> %
1 3000 0 599,1 341000 - -
3187 5 600,9 359000 105,3 5,2
2 3074 2961 10 15 599,3 597,8 343000 328000 100,5 96,2 0,6 3,8
2848 20 596,3 313000 91,8 8,2
Таблиця 4
Результати дослвджень при «П» з'еднанш ТЕД
Table 4
Research results with «P» connection of electric traction engine
н В Uдж , В ' l, к м Дк , А diк/ /dt - А/с YL % Y 2 ' %
1 3000 0 588 23000 - -
2 3187 5 590,6 25600
111,3
Продовження табл. 4 End of table 4
! В Uдж , В ' l, к м Д'к , А Л/ /dt -А/с YL % Y 2 ' %
3074 1 589 24000 104,3 4,3
2961 1 587,5 22500 97,8 2,2
2848 2 586 21000 91,3 8,7
Подiбнi дослщження можна виконати для напруг контактно! мережi 2 200 В та 4 000 В [1].
Наукова новизна та практична значимкть
Вперше запропоновано метод дослщження з визначення впливу параметрiв контактно! мереж! на швидюсть зростання струму короткого замикання та на рiзницю цього параметра при рiзних вщстанях електровоза вщ тягово! шд-станцi!. Отриманi результати мають практичне значення. Вони можуть бути використаш пiд час вибору вставки захисних пристро!в силових кiл, в яких в якосп контролюе мого параметру
виступае
'dt'
11,3
Висновки
Вплив параметрiв контактно! мережi на зна-
diк /
чення у^ та на значення рiзницi цього параметра при рiзних з'еднаннях тягових електро-двигунiв найбiльший на прямолшшнш частинi залежностi iк = / ). Наприклад, для електровоза ДЕ1 ця рiзниця знаходиться в межах вiд
0.6.% (у 2 в табл. 3) до 11,3 % (у 2 табл. 4); у1 при цьому дорiвнюе вщ 91,3 % до 111,3 % (табл. 4).
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Большая энциклопедия транспорта : в 8 т. / -М. : Науч. изд-во «Большая Российская энциклопедия», 2003. - Т. 4. - 1039 с.
2. Дубинець, Л. В. Швидюсть змши струму при короткому замиканш в силових колах електро-рухомого складу з урахуванням вихрових струмiв / Л. В. Дубинець, О. О. Карзова, Ю. С. Бондаренко // Вюн. Дншропетр. нац. унту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Д., 2010. - Вип. 34. - С. 69-72.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
3. Дьяконов, В. Maple 7 : учеб. курс / В. Дьяконов. - СПб. : Питер, 2002. - 672 с.
4. Карзова, О. О. Визначення швидкосп змши струму у колах тягових двигушв електрорухо-мого складу при р!зних режимах роботи / О. О. Карзова // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал!зн. трансп. !м. акад. В. Лазаряна. - Д., 2008. - Вип. 24. - С. 57-60.
5. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин : учеб. для вузов / И. П. Копылов. - 3-е изд., перер. и доп. - М. : Высш. шк., 2001. - 327 с.
6. Преобразовательные устройства электропоездов с асинхронными тяговыми двигателями / А. М. Солодунов, Ю. М. Иньков, Г. Н. Кова-ливкер, В. В. Литовченко. - Рига : Зинантне, 1991. - 351 с.
7. ГОСТ 6962-75. Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений. - Введ. 1977-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1978. - 6 с.
8. Устименко, Д. В. Сучасш мжроконтролери в схемах рухомого складу / Д. В. Устименко // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп.
О. А. КАРЗОВА1*
1 Каф. «Электротехника и электромеханика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 47, эл. почта [email protected]
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА ЗНАЧЕНИЕ СКОРОСТИ НАРАСТАНИЯ ТОКА ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Цель. Исследование влияния параметров контактной сети на значения скорости нарастания тока при коротком замыкании, а также на разницу значений этих параметров при различных схемах соединения тяговых электродвигателей в силовой цепи. Методика. Предложена математическая модель и методика для определения влияния параметров контактной сети, а именно индуктивности и активного сопротивления контактного провода, на скорость нарастания тока при коротком замыкании. Помимо этого, определяется влияние скоростей роста тока на их разницу в силовых цепях электровоза постоянного тока при различных точках возникновения короткого замыкания, различных вариантах соединения тяговых электродвигателей и различных расстояниях электровоза от тяговой подстанции. Предложенные модель и методика могут быть использованы для любого типа электровоза постоянного тока при любой точке возникновения короткого замыкания в цепи тяговых двигателей. Результаты. Установлены качественное и количественное влияния параметров контактной сети на значения скорости нарастания тока при коротком замыкании и на значение разности этих параметров при различных схемах соединения тяговых электродвигателей. Научная новизна. Впервые предложен метод исследования по определению влияния параметров контактной сети на скорость нарастания тока короткого замыкания и на разницу этих параметров при различных расстояниях электровоза от тяговой подстанции. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при выборе установки защитных устройств силовых цепей электроподвижного состава, в которых в качестве контролируемого параметра выступает скорость нарастания тока при коротком замыкании.
Ключевые слова: параметры контактной сети; короткое замыкание; скорость нарастания тока; индуктивность; активное сопротивление; электровозы; тяговая подстанция; тяговые электродвигатели
ím. акад. В. Лазаряна. - Д., 2007. - Вип. 15. -С. 47-49.
9. Чорний, О. П. Моделювання електромехашч-них систем / О. П. Чорний, А. В. Луговий, Д. Й. Родькш. - Кременчук, 2001. - 410 с.
10. Электровоз магистральный ДЭ-1. Техническое описание. 3ТП.000.020-03 ТО. - 1999. - 188 с.
11. Pearce, J. M. Open-Source Lab. How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs / Joshua M. Pearce. - Elsevier Science, 2014. -244 p.
12. Measurement of Power Frequency with Higher Accuracy Using PIC Microcontroller / K. Alama, T. Chakrabortyb, S. Pramanik (Chaudhury) et al. // Computational Intelligence: Modeling Techniques and Applications (CIMTA) 2013 (27.0928.09.2013). - Kalyani : Procedia Technology, 2013. - Р. 849-855.
13. Studying the effects of intermittent faults on a microcontroller / D. Gil-Tomás, J. Gracia-Morán, J.-Carlos Baraza-Calvo et al. -Microelectronics Reliability. - 2012. - Iss. 11. -P. 2837-2846.
HayKa Ta nporpec TpaHcnopTy. BicHHK ^mnponeTpoBctKoro Ha^oH&ntHoro ymBepcureTy 3&ni3HHHHoro TpaHcnopTy, 2014, № 2 (50)
0. A. KARZOVA1*
1 Dep. «Electrical Engineering and Electromechanics», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 47, e-mail [email protected]
INFLUENCE OF CONTACT NETWORK PARAMETERS ON VALUE OF CURRENT RISE SPEED DURING SHORT CIRCUIT IN POWER CIRCUITS OF ELECTRIC ROLLING STOCK
Purpose. Influence investigation of contact system parameters on current rate of rise during short circuit, and the difference of these parameter values under different connection diagrams of traction motors in the power circuit. Methodology. The mathematical model and method for determining the effect of the contact system parameters, such as inductance and active resistance of the contact wire, on rise speed during the short circuit current were offered. Besides that, it is determined the influence of current speeds on their difference in power circuits of DC electric locomotive in different points of short circuit, different variants of traction electric engines connection and different distances of electric locomotives from the traction substation. The proposed model and method can be used for any type of electric DC locomotive at any point of a short circuit in traction engine circuit. Findings. Qualitative and quantitative influence of contact system parameters on values of current rise speed during short circuit and on the differences value of these parameters with different connection diagram of traction electric engines was established. Originality. The investigation method concerning determination of the influence of contact system parameters on current rise speed in short circuit and on the difference of these parameters on different distances of electric locomotives from traction substation was proposed. Practical value. The results can be used in selection of protective devices of rolling stock power circuits, where the main parameter is the current rise speed during the short circuit.
Keywords: contact system parameters; short circuit; current rise speed; inductance; active resistance; electric locomotives; traction substation; electric traction engines
REFERENCES
1. Bolshaya entsiklopediya transporta [Large transport encyclopedia]. Moscow, Nauchnoye izdatelstvo «Bol-shaya Rossiyskaya entsiklopednya» Publ., 2003, vol. 4, 1039 p.
2. Dubynets L.V., Karzova O.O., Bondarenko Yu.S. Shvydkist zminy strumu pry korotkomu zamykanni v sy-lovykh kolakh elektrorukhomoho skladu z urakhuvanniam vykhrovykh strumiv [Rate of change of short circuit current in the power circuits of electric rolling stock, taking into account the eddy currents]. Visnyk Dni-propetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 34, pp. 69-72.
3. Dyakonov V. Maple 7. Saint Petersburg, Piter Publ., 2002. 672 p.
4. Karzova O.O. Vyznachennia shvydkosti zminy strumu u kolakh tiahovykh dvyhuniv elektrorukhomoho skladu pry riznykh rezhymakh roboty [Determination of current change rate in circuits of traction motors of electric rolling stock under different operating conditions]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zal-iznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2008, issue 24, pp. 57-60.
5. Kopylov I.P. Matematicheskoye modelirovaniye elektricheskikh mashin [Mathematical modeling of electrical machines]. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 2001. 327 p.
6. Solodunov A.M., Inkov Ju.M., Kovalivker G.N., Litovchenko V.V. Preobrazovatelnyye ustroystva elektro-poyezdov s asinkhronnymi tyagovymi dvigatelyami [Converting electric devices with asynchronous traction motors]. Riga, Zinantne Publ., 1991. 351 p.
7. GOST 6962-75. Transport elektrifitsirovannyy s pitaniyem ot kontaktnoy seti. Ryad napryazheniy [State Standart 6962-75. Electrified transport with overhead catenary supply. Contact series]. Moscow, Izdatelstvo stan-dartov, 1978. 6 p.
8. Ustymenko D.V. Suchasni mikrokontrolery v skhemakh rukhomoho skladu [Modern microcontrollers in the schemes of rolling stock]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2007, issue 15, pp. 47-49.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2014, № 2 (50)
9. Chornyi O.P., Luhovyi A.V., Rodkin D.Y. Modeliuvannia elektromekhanichnykh system [The modeling of electromechanical systems]. Kremenchuk, 2001. 410 p.
10. Elektrovoz magistralnyy DE1. Tekhnicheskoye opisaniye. 3TP.000.020-03 TO [Main line electric locomotive DE1. Technical description. 3TP.000.020 T0-03.]. 1999. 188 p.
11. Pearce Joshua M. Open-Source Lab. How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs. Elsevier Science Publ., 2014. 244 p.
12. Alama K., Chakrabortyb T., Pramanik (Chaudhury) S., Sarddara D., Mal S. Measurement of Power Frequency with Higher Accuracy Using PIC Microcontroller. Computational Intelligence: Modeling Techniques and Applications (CIMTA). Kalyani, 2013, pp. 849-855.
13. Gil-Tomás D, Gracia-Morán J. J.-Carlos Baraza-Calvo, Luis-J. Saiz-Adalid, Pedro-J. Gil-Vicente. Studying the effects of intermittent faults on a microcontroller. Microelectronics Reliability, 2012, issue 11, pp. 2837-2846.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. Л. В. Дубинцем (Украта); д.т.н.,
проф. Ф. П. Шкрабцем (Украта)
Надшшла до редколегп 05.02.2014
Прийнята до друку 24.03.2014
