Расчет внешних характеристик многозонного тиристорного выпрямителя для различных способов управления

Внешней называется характеристика многозонного тиристорного выпрямителя, выражающая зависимость приложенного к двигателю напряжения в зависимости от протекающего в цепи выпрямленного тока [78].

На значение величины напряжения, величины наклона внешней характеристики влияют: размеры активного и реактивного сопротивлений в цепи, а также электромагнитные процессы со стороны преобразователя напряжения.

Расчет проводится для двух значений: в режиме холостого хода и номинальном режиме, для примера приведём для первой и четвертой зон регулирования напряжения на ТЭД электровоза, а результаты расчёта для остальных зон приводятся в таблице 2.6.

Расчет внешней характеристики многозонного тиристорного выпрямителя для различных способов управления на первой и четвертой зоне регулирования напряжения на ТЭД приведен ниже

Типовой вариант регулирования напряжения на тяговых электрических двигателях [112]

, (2.51)

где – амплитуда напряжения приложенного со стороны вторичной обмотки тягового трансформатора на 1-ой зоне регулирования;

–значение соответственно нулевого, и регулируемого импульса управления;

– длительность фазовой коммутации.

Решая данное выражение, получим

В номинальном режиме существуют потери, выражающиеся в падении напряжения в силовой цепи (). Поэтому

, (2.52)

где – коэффициент учитывающий влияние пульсаций;

– отношение амплитудного значения напряжения на вторичной обмотке тягового трансформатора к значению данного напряжения последующей зоны;

– соответственно индуктивное и активное сопротивления трансформатора;

– падение напряжения в многозонном тиристорном выпрямителе установке;

– активное сопротивление обмоток двигателя.

Для четвертой зоны регулирования напряжения ТЭД

, (2.53)

где – амплитуда напряжения приложенного со стороны вторичной обмотки тягового трансформатора на 4-ой зоне регулирования;

Вариант с разнофазным управлением по секциям, предложенный сотрудниками ВНИИЖТ [60, 112]

, (2.43)

где – соответственно углы сдвига импульсов для нулевого и регулируемого импульсов управления (1/2 от чередования сдвига фаз по полупериодам напряжения);

γ – угол, характеризующий время коммутации.

Для четвертой зоны регулирования напряжения ТЭД

, (2.54)

Вариант способа одновременной коммутации с включением в цепь выпрямленного тока разрядного диодного плеча [70]

, (2.55)

где γ – угол, характеризующий сдвиг подачи отпирающего импульса.

Для четвертой зоны регулирования напряжения ТЭД

, (2.56)

Вариант с разнофазным управлением по секциям, совместно со способом одновременной коммутации и с включением в цепь выпрямленного тока разрядного диодного плеча

. (2.57)

Для четвертой зоны регулирования напряжения ТЭД

. (2.58)

На рисунках 2.25, 2.26 представлены сравнительные внешние характеристики многозонного тиристорного выпрямителя для четырех вариантов управления, на первой и четвертой зонах регулирования напряжения на тяговом двигателе.

Рисунок 2.25 – Сравнительная внешняя характеристика многозонного тиристорного выпрямителя на первой зоне регулирования при различных режимах управления

Рисунок 2.26 – Сравнительная внешняя характеристика многозонного тиристорного выпрямителя на четвертой зоне регулирования при различных режимах управления

Результаты расчетов приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 – Результаты сравнительного расчета внешней характеристики многозонного тиристорного выпрямителя на 1-ой – 4-ой зоне регулирования

Проведенные расчеты показали, что при использовании предлагаемых способов организации коммутации, а также при использовании способа адаптивного разнофазного управления, с чередованием по полупериодам напряжения внешняя характеристика выпрямителя выше на 1,67 % по сравнению с типовой внешней характеристикой выпрямителя.