Системы управления. Системы управления эпс задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов v курса специальности
 Скачать 79.5 Kb.
|
|
Системы управления ЭПС Задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов V курса специальности 23.05.03-04- Электрический транспорт железных дорог РАСЧЕТ ЧИСЛА ВИТКОВ ОБМОТОК ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА В контрольной работе производится расчет ряда параметров электрооборудования, предназначенного для управления тяговыми электрическими машинами восьмиосного электровоза переменного тока. Исходные данные выбираются из табл. 1 по двум последним цифрам учебного шифра. Таблица 1 Исходные данные для расчета
методические рекомендации к оформлению контрольной работы На первом листе контрольной работы нужно написать заголовок, отражающий содержание, и привести исходные данные. Рисунки выполняются карандашом на миллиметровой бумаге. Все рисунки должны быть пронумерованы. Аналогично номеруются и таблицы. Допускается сквозная нумерация рисунков и таблиц. Страницы нумеруются в правом верхнем углу. Расчеты выполняются в последовательности, приведенной в методических указаниях. На каждом этапе расчета указываются его порядковый номер и наименование рассчитываемой величины. Затем записывается формула или, если требуется, дается ее вывод. В формулах расшифровываются только те символы и числовые коэффициенты, которые не были объяснены на предыдущих этапах расчета или в исходных данных. После этого в формулу подставляются числовые значения переменных и, опуская промежуточные вычисления, приводится результат расчета. Расчеты выполняются с точностью до трех-четырех значащих цифр. Литература, которую нужно использовать при выполнении проекта, приведена в конце задания. Методические указания Число витков обмотки трансформатора рассчитывается таким образом, чтобы на 33-й позиции (согласное включение нерегулируемой и всей регулируемой обмотки) напряжение на двигателях было равно заданному номинальному значению при номинальном токе двигателей Iн. Напряжение на двигателе Uд зависит от тока двигателя из-за зависимости от тока потерь в преобразовательной установке электровоза, в которую входят тяговый трансформатор, устройства регулирования переменного напряжения — главный контроллер и переходные реакторы, выпрямительные установки, сглаживающие реакторы. Соотношения между переменным и выпрямленным напряжениями изучались в дисциплине “Электронная техника и преобразователи” При холостом ходе среднее значение выпрямленного напряжения Udo связано с действующими значениями переменных напряжений U210 иU220, подаваемых на выпрямительные установки (см. рис. 3, 4), соотношением  (3.1)Здесь в условные обозначения напряжений добавлен индекс “0”, обозначающий режим холостого хода, при котором токи нагрузки преобразовательных установок равны нулю. Обозначив для 33-й позиции U210 = U220как U20н, получим Uдн = 0,9U20н - Uпрн, (3.2) где Uпрн - потери напряжения в преобразовательной установке на 33-й позиции. Основная составляющая потерь напряжения обусловлена процессом коммутации вентилей, так как в этот период выпрямленное напряжение равно нулю [1, §10]. Угол коммутации зависит от реактивного сопротивления трансформатора хт и от тока нагрузки выпрямительного моста. Кроме того, снижение выпрямленного напряжения под нагрузкой вызывается падениями напряжения на активных сопротивлениях трансформатора rт и сглаживающего реактора rср, а также падением напряжения на диодах выпрямительного моста. Падение напряжения на диодах незначительно по сравнению с U20н и при расчете им можно пренебречь. Суммарные потери напряжения прямо пропорциональны выпрямленному току. Uпрн = IнNдRэн, (3.3) где Nд=2— число двигателей, питающихся от одной выпрямительной установки; Rэн — эквивалентное сопротивление на 33-й позиции. Из (3.2) и (3.3) для номинального режима Uдн= 0,9U20н - IнNдRэн. (3.4) Произведение NдRэназывается приведенным к одному двигателю эквивалентным сопротивлением преобразовательной установки Rэп = NgRэ (3.5) С учетом Rэп преобразуется выражение (3.4) Uдн = 0,9U20н - IнRэпн (3.6) Из (3.6) можно определить переменное напряжение холостого хода. при котором обеспечивается заданное условие расчета — на 33-й позиции при номинальным токе напряжение на двигателях должно быть номинальным U20н = 1,11(Uдн + IнRэпн). (3.7) Зависимость приведенного эквивалентного сопротивления от параметров устройств преобразовательной установки рассмотрена в [1, §10; 3, с. 79-82] Rэп = Nд(0,7хт + 0,7rт + 1,04rср). (3.8) Значения хт и чт зависят от числа витков вторичной обмотки и, следовательно, меняются от позиции к позиции. Обозначая эти параметры для 33-й позиции хтни rтн, получаем Rэпн = Nд(0,7хтн + 0,7rтн + 1,04rср). (3.9) Номинальное реактивное сопротивление трансформатора  , (3.10)где U% = 10 — реактивные потери напряжения в трансформаторе, определяемые из опыта короткого замыкания и выраженные в процентах от номинального переменного напряжения. Коэффициентом 1,25 в (3.10) учитывается соотношение между номинальным напряжением на двигателе и переменным напряжением холостого хода на 33-й позиции (см. [3, c. 81]). Там же приведено соотношение между хтн и rтн хтн = (7,7 8,9)rтн. Для расчета принимаем среднее значение rтн = 0,12хтн. (3.11) Активное сопротивление сглаживающего реактора принимается равным 0,007 Ом, что соответствует сопротивлению реактора электровоза ВЛ80с. Число витков вторичной обмотки W2на 33-й позиции складывается из числа витков регулируемой обмотки Wр и числа витков нерегулируемой обмотки Wнр, причем Wнр Wр. От разности Wнр и Wр зависит напряжение на двигателях на первой позиции. Эту разность обозначаем W21. Смысл индекса “21” — число витков вторичной обмотки на первой позиции W21 = Wнр - Wр. (3.12) Соотношение между напряжением на обмотке трансформатора при холостом ходе и числом витков этой обмотки обозначается Е0. Величина Е0 зависит от мощности трансформатора. Для тяговых трансформаторов грузовых электровозов Е0= 18 22 В/виток. Для расчета принимаем среднее значение Е0= 20 В/виток. Тогда переменное значение напряжения на первой позиции при холостом ходе определяется выражением U201 = E0W21, (3.13) а напряжение на двигателе на первой позиции Uд1 = 0,9U201 – Iтр1Rэп1 - Uву, (3.14) где Rэп1 — приведенное эквивалентное сопротивление преобразовательной установки на первой позиции; Uву — падение напряжения на диодах выпрямительной установки. На первой позиции Uву оказывается соизмеримым с напряжением на двигателе Uди поэтому пренебрегать им нельзя. Ориентировочное значение Uву при токе двигателей, равном току трогания на первой позиции, составляет 10 В. При нулевой скорости ток двигателя на первой позиции Iтр1 можно принять около 200А. Учитывая, что при V = 0 Uд= Irд, из (3.13), (3.14) получаем  . (3.15)При расчете W21 принимается Rэп1 = 1,3 Rэпн. Увеличение Rэп на первой позиции по сравнению с его номинальным значением связано с увеличением потоков рассеяния при встречном включении обмоток [3, c. 82], а также с наличием в цепи протекания тока двигателей полуобмотки переходного реактора. Результат расчета по формуле (3.15) округляется до ближайшего целого числа. Регулируемая обмотка имеет четыре секции, все они имеют одинаковое число витков Wc. Суммарное число витков обмотки на 33-й позиции W2 = Wнр + Wр = W21р + 2Wр = W21р + 8Wс, (3.16) где W21р — округленный до целого числа результат расчета по формуле (3.15). В то же время  . (3.17)Из (3.16) и (3.17) получаем  . (3.18)Результат расчета по формуле (3.18) округляется до ближайшего целого числа, округленное значение обозначается Wср – расчетное число витков секции трансформатора. Расчетное (уточненное с учетом округлений до целого W21и Wс) число витков вторичных обмоток на 33-й позиции W2р = W21р + 8Wср (3.19) Расчетное значение ЭДС обмоток, приходящееся на один виток,  . (3.20)По значению Еори напряжению контактной сети Uкс = 25000 В определяется число витков первичной обмотки трансформатора W1 и коэффициент трансформации kтн на 33-й позиции. Для конструктивного расчета трансформатора нужно знать токи первичной и вторичной обмоток I1н и I2н в номинальном режиме. При ориентировочном расчете форма тока вторичных обмоток трансформатора принимается прямоугольной [1, рис. 38], при этом действующее значение переменного тока равно выпрямленному току. При расчете номинального тока первичной обмотки нужно учесть общее количество двигателей, которые получают питание от вторичных обмоток, и полученное значение увеличить на 10% для учета потребления вспомогательных цепей и тока намагничивания трансформатора. Оформление контрольной работы 1. Реактивное сопротивление трансформатора на 33-й позиции хтн. 2. Активное сопротивление трансформатора на 33-й позиции rтн. 3. Приведенное эквивалентное сопротивление преобразовательной установки на 33-й позиции Rэпн. 4.Расчетная схема для определения напряжения на двигателе. 5. Переменное напряжение холостого хода на 33-й позиции U20н. 6. Схема соединения обмоток трансформатора на 1 и 33 позициях. 7. Разность между числом витков нерегулируемой и регулируемой обмоток W21. 8. Число витков секции регулируемой обмотки Wс. 9. Суммарное число витков вторичных обмоток на 33-й позиции W2р. 10. Расчетное значение ЭДС обмоток, приходящееся на один виток, Еор. 11. Число витков первичной обмотки трансформатора W1. 12. Коэффициент трансформации трансформатора kтн на 33-й позиции. 13. Ток вторичных обмоток в номинальном режиме I2н. 14. Ток первичной обмотки в номинальном режиме I1н. Основная литература 1. Плакс А.В. Системы управления электроподвижным составом. «Маршрут», 2005. Дополнительная литература 1.Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт,1980. 2.Проектирование систем управления электроподвижным составом/Н.А. Ротанов, Д.Д. Захарченко, А.В. Плакс, В.И. Некрасов, Ю.М. Иньков. Под ред. Н.А. Ротанова – М.:Транспорт, 1986. 3. Электровоз ВЛ80с. Руководство по эксплуатации. М.: Транспорт, 1990. | ||||||||||||||||||||||||||||||||