4.3. Расчет параметров выпрямительной установки

1) Современные полупроводниковые управляемые и неуправляемые вентили характеризуются достаточно высокими значениями рабочих параметров, однако во всех эксплуатирующихся электровозных выпрямительных и выпрямительно-инверторных преобразователях используется групповое соединение вентилей. Плечи преобразователей набирают из параллельно и последовательно соединенных вентилей [4], поэтому при расчете параметров выпрямительной установки необходимо определить количество параллельных ветвей m_v и последовательных рядов р_v вентилей. В качестве последних на электровозах со ступенчатым регулированиям используются неуправляемые элементы – диоды, на электровозах с плавным регулированием – управляемые – тиристоры.

Используя данные ресурсов сети Интернет и справочную литературу [10], следует выбрать тип диодов или тиристоров, входящих в состав выпрямительной установки, и определить следующие их параметры:

максимально допустимый средний прямой ток диода I_F(AV), А;

максимально допустимый средний прямой ток в открытом состоянии тиристора I_Т(AV), А;

предельное повторяющееся импульсное обратное напряжение U_RRM, В.

2) Число параллельных ветвей диодов в плече выпрямительной установки определяют по формуле:

, (4.21)

где – расчетный ток выпрямительной установки, А;

I_п max – максимально допустимый средний прямой ток одного вентиля. В случае использования диодов I_п max = I_F(AV), тиристоров – I_п max = I_Т(AV);

k_н 1 = 0,91 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока по параллельным ветвям;

k_о = 0,85 – коэффициент, учитывающий возможное ухудшение охлаждения вентиля в процессе эксплуатации;

k_п.н = 0,92 – коэффициент, учитывающий возможные перегрузки вентиля в процессе эксплуатации.

Полученное значение m_v следует округлить в большую сторону до цело- го числа.

3) Количество последовательно включенных вентилей в ветви определяют по формуле:

, (4.22)

где – максимальное амплитудное значение синусоидального напряжения холостого хода тягового трансформатора на высшей ступени регулирования и при наибольшем напряжении в контактной сети, В;

k_u – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения обратного напряжения по рядам вентилей. Для обычных вентилей k_u равен 0,9, для лавинных – 1,0.

Полученное значение р_v следует округлить в большую сторону до цело- го числа.

4) Используя расчетные данные о числе параллельно и последовательно включенных вентилей, изображают на отдельном рисунке электрическую схему плеча выпрямительной установки или выпрямительно-инверторного преобразователя. При этом учитывают правила группового соединения полупроводниковых преобразователей [10], применяя в схеме шунтирующие резисторы и конденсаторы, делители тока и т. д. В пояснительной записке следует указать назначение дополнительных элементов в схеме.

5. Расчет электромеханических характеристик

ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА

5.1. Подготовка исходных данных

В курсовой работе необходимо рассчитать и построить скоростную V(I) и электротяговую F_к.д(I) характеристики тяговых двигателей электровоза, приведенные к ободу колеса. Расчет ведется на ЭВМ по специальной программе, разработанной на кафедре «Подвижной состав электрических железных дорог» ОмГУПСа. Программа расчета составлена на основе использования универсальных формул скоростной и электротяговой характеристик:

; (5.1)

, (5.2)

где U_д i – напряжение на тяговом двигателе на данной позиции регулирования скорости движения;

Z_э.п i – эквивалентное сопротивление преобразователя на данной позиции регулирования, приведенное к одному двигателю;

β_i – значение коэффициента ослабления магнитного поля тягового двигателя на позиции регулирования;

I_j, Ф_j – текущие значения тока и магнитного потока двигателя;

– сопротивление цепи обмоток якоря, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки тягового двигателя;

R_г.п = r_г.п – сопротивление обмотки главных полюсов тягового двигателя.

ЭВМ вычисляет точки характеристик для семи значений тока тягового двигателя: I₁ = 0,25I_н; I₂ = 0,5I_н; …; I₇ = 1,75I_н. Кривая намагничивания в виде зависимости с_vФ_j(I_j) рассчитывается по формуле:

, (5.3)

где А, В, С – коэффициенты аппроксимации кривой намагничивания.

Часть исходных данных для расчета характеристик на ЭВМ необходимо оформить в виде табл. 5.1. Значения эквивалентного сопротивления преобразователя, приведенные к одному тяговому двигателю Z_э.п i, следует взять из данных табл. 4.2 или 4.3.

Таблица 5.1

Исходные данные для расчета характеристик ТЭД

Параметр	Значение параметра
Номинальное напряжение контактной сети Uс.н, кВ	25
Ток двигателя в номинальном режиме Iн, А
Магнитный поток двигателя в номинальном режиме cvФн, В∙ч/км
Сопротивление обмоток двигателя, Ом: Rг.п = rг.п
Коэффициент регулирования возбуждения β0 β1 … β5