4. Расчет параметров тягового трансформатора и выпрямительной установки

4.1. Расчет мощности тягового трансформатора и построение внешней характеристики выпрямительной установки

1) Мощность тягового трансформатора секции электровоза в номинальном режиме определяют по формуле:

, (4.1)

где а_д – число тяговых двигателей, получающих питание от вторичных обмоток тягового трансформатора секции по данным электровоза-образца [4 – 9];

k_т.м – коэффициент типовой мощности тягового трансформатора. Для мостовой схемы выпрямления с регулированием напряжения на вторичной стороне трансформатора k_т.м = 1,35 [3, табл. 3];

S_с.н – мощность обмотки собственных нужд тягового трансформатора, кВт.

Для расчета значение S_с.н следует принять равным значению мощ- ности обмотки собственных нужд тягового трансформатора электровоза- образца [4 – 9].

2) Внешняя характеристика выпрямительной установки (ВУ) выражает зависимость выпрямленного напряжения U_d от тока I_d на данной ступени регулирования. Эта зависимость представляет собой прямую линию, одна точка которой соответствует значению выпрямленного напряжения холостого хода U_d o при выпрямленном токе I_d = 0, вторая – выпрямленного напряжения U_d при номинальном выпрямленном токе I_d н:

, (4.2)

где m_д – число тяговых двигателей, подключенных параллельно к одной выпрямительной установке.

Падение напряжения обусловлено реактивным и активным сопротивлением тягового трансформатора и цепи выпрямленного тока, а также падением напряжения в вентилях выпрямительной установки.

3) Реактивное сопротивление тягового трансформатора в номинальном режиме рассчитывают по уравнению:

, (4.3)

где u_к = 10 % – напряжение короткого замыкания тягового трансформатора (в расчетное выражение подставляется в процентах);

р_д = 1 – число последовательно соединенных тяговых двигателей.

4) Активное сопротивление тягового трансформатора в номинальном режиме вычисляют по формуле:

. (4.4)

5) Выпрямленное напряжение холостого хода на высшей ступени регулирования определяют по уравнению:

, (4.5)

где – выпрямленное напряжение, соответствующее номинальному режиму работы ТЭД, В;

k₁ = 1,1 – коэффициент, учитывающий влияние пульсации тока на падение напряжения;

k₂ = 0,7 ÷ 0,75 – коэффициент, учитывающий влияние падения напряжения на активном сопротивлении трансформатора на падение выпрямленного нап­ряжения;

– коэффициент эффективности для цепей переменного тока;

– коэффициент эффективности для цепей выпрямленного тока;

R_d н – активное сопротивление цепи выпрямленного тока, обычно принимается равным активному сопротивлению сглаживающего реактора. Принять по данным сглаживающего реактора РС-53 R_d н = 0,0068 Ом [4];

ΔU_vd = 5 В – падение напряжения в вентилях выпрямительной установки.

6) Эквивалентное падение напряжения на высшей ступени регулирования рассчитывают по формуле:

. (4.6)

7) Эквивалентное сопротивление выпрямительной установки определяют по уравнению:

. (4.7)

8) Изменяющиеся в процессе регулирования значения эквивалентных падения напряжения ΔU_э j и сопротивления выпрямительной установки Z_э j рассчитывают для всего диапазона выпрямленного напряжения. Расчет целесообразно представить в виде табл. 4.1.

Таблица 4.1

Расчет эквивалентных падения напряжения ΔU_э j и сопротивления

выпрямительной установки Z_э j для всего диапазона выпрямленного напряжения

Параметр	Значение параметра
Отношение	0	0,2	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0
Выпрямленное напряжение холостого хода Ud o j, В
Отношения и *	1,25	0,8	0,58	0,5	0,55	0,7	1,0
Отношения и **	0	0,1	0,3	0,38	0,48	0,7	1,0
Реактивное сопротивление трансформатора Хj, Ом
Активное сопротивление трансформатора Rj, Ом
Эквивалентное падение напряжения ΔUэ j, В
Эквивалентное сопротивление выпрямительной установки Zэ j, Ом

* Для регулирования напряжения встречно-согласным включением обмоток тягового трансформатора (электровоз со ступенчатым регулированием напряжения).

** Для простого регулирования напряжения (электровоз с плавным регулированием напряжения).

Эквивалентные падение напряжения и сопротивление определяют по следующим формулам:

; (4.8)

. (4.9)

По данным табл. 4.1 на отдельном рисунке строят графики ΔU_э j(U_d o j) и Z_э j(U_d o j).