Асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Серия вычислительных экспериментов установила, что при случайном сдвиге импульса управления вероятность опрокидывания инвертора весьма значительна. На (рис. 6.2) штриховой линией показано, что происходит сдвиг импульса управления V3 на 60 эл. град. вправо: с 270 на 330 эл.град. Это приводит к нарушению режима инвертирования: коммутации тока с первого вентиля на третий не происходит, и V1 продолжает работать до критической точки K сравнивания линейной ЭДС с противоЭДС якоря двигателя. В представленном случае это произошло при значении ЭДС 220 В. Пусковой ток асинхронного двигателя с кратностью 6,5 даёт значительную подсадку питающего напряжения до 25 %. При одновременном повышении частоты вращения якоря двигателя до 230 В также нарушается процесс коммутации и развивается опрокидывание инвертора. Можно отметить, что указанные параметры соответствуют показателям рабочих режимов электропривода.
К
id
200
300
-100
-200
-300
100
360
180
эл.
град
540
0
В
u10
ω
t
ωt
Рис.6.2. Диаграммы напряжений, тока якоря и импульсов управления при
опрокидывании инвертора из-за сдвига импульса управления V3(- - - )
6.2. Анализ нагрузочных режимов тягового электропривода магистрального электровоза
Рассматривается тяговый электропривод магистрального электровоза переменного тока ВЛ-80Р, силовая схема которого была рассмотрена ранее (см. рис.2.3.2). Интерес представляет получение интегральных технико-экономических показателей электропривода с учётом реальных форм токов и напряжений. Эксплуатационные нагрузки берутся, исходя из результатов тягового расчёта электроподвижного состава, дающего зависимость скорости состава в функции расстояния и времени с учётом массы поезда, профиля пути и электромеханических характеристик тяговых электродвигателей. На рис. 6.3 представлена диаграмма изменения скорости в функции пути с выделением участков различного профиля.
На рис. 6.4 приведены графики нагрузок тяговых двигателей, которые обеспечивают заданный график движения поезда на перегоне. Количество участков с постоянными значениями скорости, противоЭДС и тока якоря каждого из тяговых двигателей может быть увеличено, и тогда кривая движения состава будет учтена более точно. На графике видно, что при прохождении небольшого отрицательного уклона на 11-й – 13-й минутах электропривод работает в рекуперативном режиме.
Схема замещения силовых цепей тягового электропривода с учётом допущений, сделанных при выводе схемы замещения трансформатора ОДЦ7-5000/25 приведена на рис. 6.5.
Рис. 6.3. Профиль пути и график движения поезда
Массой 3820 т с электровозом вл80-р
Рис. 6.4. Разделение графика нагрузок тягового электропривода на участки
Рис. 6.5. Схема замещения силовых цепей электровоза ВЛ-80Р с ВИП-2200
Полный граф этой схемы изображён на рис. 6.6. В соответствии с маркировкой ветвей и вентилей разработана таблица подачи импульсов управления на вентили в различных зонах. Угол управления α перехода внутри зоны с одного уровня напряжения на другой при сравнительно малом числе участков в демонстрационном варианте подбирается вручную.
Как и следовало ожидать, при взятых сравнительно небольших нагрузках нагрев тиристоров незначителен. На рис. 6.8 показан расчётный график потребляемой активной мощности при работе электропривода на рассматриваемом перегоне.
На графике видно, что возвращаемая электроэнергия невелика по сравнению с затратами на тягу. Однако при большей доле отрицательных уклонов возрастёт и доля рекуперируемой электроэнергии. Как показали предварительные результаты анализа 80-километрового горного перегона, возможен возврат до 45 % энергии, затраченной на тягу.
Рис. 6.6. Полный граф схемы замещения силовых цепей электровоза
Рис. 6.7. Расчётные кривые нагрева тиристоров на 10-километровом перегоне
Рис. 6.8. График потребления активной мощности при работе электровоза