УДК622.28-83.001о.4 (Караганда, КарГТУ)
(Караганда, КарГТУ)
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРОВОЗА НА КОММУТАЦИОННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
Значение тока тяговых электродвигателей электровоза в момент запирания рабочих тиристоров силовой схемы тиристорного электропривода определяет силу тока перезарядки коммутирующего конденсатора, которое, в свою очередь, обусловливает длительность инте-рвала перезарядки коммутирующего конденсатора до уровня, при котором обеспечивается надежная коммутация. Если интервал времени, отводимый ТИСУ на перезарядку коммутирующего конденсатора, меньше, чем дли-тельность реального процесса перезарядки, то коммутирующий конден-сатор окажется недозаряжен, что приведет к срыву коммутации силовой схемы на следующем периоде работы. Поэтому оценка длительности перезарядки коммутирующего конденсатора весьма важна при разработке мероприятий по повышению коммутационной устойчивости ТИСУ.
По результатам численного анализа процесса перезарядки коммути-рующего конденсатора при следующих параметрах, соответствующих условиям работы электропривода «Импульс-3-600» рудничного элект-ровоза типа ЕЛ-13: емкость конденсатора входного фильтра Сф=5000 мкф; номинальный ток тяговых электродвигателей Iдн=250 А; номинальное напряжение в контактной сети Uн=550В; емкость коммутирующего конденсатора Ск=200мкф. построены зависимости длительности Тк перезарядки коммутирующего конденсатора от значения тока тяговых электродвигателей (рисунок 1) для различных уровней напряжения на Сф, которое принималось неизменным в течение процесса перезарядки Ск.
При допустимых колебаниях напряжения Uс (0,6 Uн, < Uс < 1,3 Uн) контактной сети, при которых ТИСУ должна оставаться работоспособной, уровень напряжения на конденсаторе входного фильтра может изменяться в пределах от 0,6Uн до 2,6Uн. Увеличение напряжения на входе ТИСУ влечет за собой возрастание времени Тк перезарядки коммутирующего конденсатора. При одной и той же величине тока тяговых электродвигателей длительность перезарядки может изменяться более, чем в 4 раза, при изменении напряжения на конденсаторе входного фильтра в пределах рабочего диапазона. Учтем также, что в контактной сети возможны кратковременные перенапряжения, обусловленные изменением электромагнитной энергии в сети при отключении больших токов. Эти перенапряжения могут в несколько раз превышать номинальное напряжение сети и привести к значительному увеличению длительности Тк. На оси времени (рисунок 1) показана градуировка длительности Тк по отношению к периоду (Т) работы ТИСУ при частоте 200 Гц. Из рисунка 1 следует, что при номинальном напряжении и токах тяговых электро-двигателей менее 40 А длительность Тк превышает период работы ТИСУ, а при возрастании напряжения до 2,6 Uн это же будет наблюдаться уже при токах 120 А, при таких условиях работы отпирание рабочих тиристоров произойдет тогда, когда процесс перезарядки коммут-ирующего конденсатора еще не окончен и конденсатор будет недозаряжен.
Если Тк превышает более чем в два раза интервал времени между запиранием и отпиранием рабочих тиристоров, то отпирание рабочих тиристоров произойдет тогда, когда напряжение на конденсаторе будет близко к нулю, что обязательно вызовет срыв коммутации.
Тк/Т t/10-3 С 
Рисунок 1 – Зависимость длительности Тк перезарядки коммутирующего конденсатора от тока тяговых электродвигателей при различных значениях напряжения на входе и при (Т=0,005С)
Таким образом, условия для срыва коммутации ТИСУ создаются и вследствие увеличения времени перезарядки коммутирующего конденсатора, обусловленного как уменьшением тока тяговых электродвигателей, так и увеличением напряжения на конденсаторе входного фильтра. Кроме того, срывы коммутации возможны и при резком изменении режима работы ТИСУ, которое приводит к увеличению частоты работы, если при этом реальная длительность перезарядки коммутирующего конденсатора превышает интервал, отводимый для этой цели системой управления.
Мы рассмотрели особенности процесса перезарядки коммутирующего конденсатора, происходящего при неизменном уровне напряжения на Uф. В реальных же условиях работы ТИСУ напряжение на Uф, все время изменяется. Специально остановимся на исследовании особенностей процесса перезарядки коммутирующего конденсатора, происходящего при возрастающем законе изменения напряжения на входном фильтре, который наблюдается при увеличении активного сопротивления контактной сети или при других сочетаниях условий работы ТИСУ и сети. В этом случае, процесс перезарядки коммутирующего конденсатора происходит в два этапа:
– на первом этапе напряжениеUф больше, чем напряжение Uк, ток iк перезарядки Ск равен току тяговых электродвигателей.
– на втором этапе напряжения Uф и Uк равны, а ток перезарядки опре-деляется скоростью возрастания напряжения на входном фильтре. При этом iк < Iд. Если же iк=Iд, то процесс перезарядки можно рассматривать как состоящий из одного этапа, идущий при напряжении, равном максимальному напряжению на входном фильтре ТИСУ. Длительность второго этапа зарядки зависит от характера изменения напряжения Uф, которое определяется активным сопротивлением и индуктивностью контактной сети, а также степенью снижения напряжения Uф в момент начала перезарядки. Значение тока перезарядки на втором этапе не влияет на длительность перезарядки, так как значение емкости Ск, как правило, на порядок меньше, чем Сф.
Важно отметить, что условия для протекания процесса перезарядки коммутирующего конденсатора в два этапа создаются при снижении напряжения ниже допустимого уровня под действием причин, описанных в [1]. На первом этапе зарядки напряжение на коммутирующем конденсаторе не достигает величины, при которой обеспечивается надежная коммутация. Дозарядка до нужного уровня может произойти на втором этапе, если интервал времени между импульсами на запирание и отпирание рабочих тиристоров достаточно большой, в противном случае коммутирующий конденсатор останется недозаряженным со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Список использованной литературы:
1., , Анализ коммутационной устойчивости тягового тиристорного электропривода. Приводная техника, № 2, Москва. 2011. С.19-22.
