Устройство защиты от перенапряжения, страница 3

Специальный блок управления зарядом (БУЗ) воздействует этой системе не на обмотку возбуждения генератора, как в предыдущей схеме, а непосредственно на тиристоры на базе которых выполнен выпрямитель V2. Работа блока синхронизирована с выходным напряжением дополнительной обмотки (см. входной сигнал U_синхр ). Кроме того блок контролирует напряжение U₃ и ток I₃ заряда, а также температуру воздуха t_в в аккумуляторном ящике.

В этой системе, как и в предыдущей (см. рис. 4). блоки РНГ, РМН, РПН имеют те же назначения. Разница лишь в том, что в си­стеме ЭВ.10.02.29 в единый электронный блок 2БА.115 включены: БРЧ, БУЗ, БЗ и блок управления отоплением БУО. Блок БЗ включа­ет в себя РМН, РПН и защиту от перекоса фаз (ЗПФ).

В качестве источников вторичных СЭС в рассмотренных схе­мах АСЭС используются: электромашинный преобразователь ЭМП и полупроводниковый - ПП. ЭМП осуществляет преобразование постоянного напряжения вагонной сети в переменное (220 В) повышенной частоты (425 Гц), которое подается к люминесцентным лам­пам (потребители группы П1). ПП также преобразует напряжение вагонной сети в переменное (220 В), но промышленной частоты, (50 Гц). Это напряжение необходимо для тетания электробритв, пы­лесосов, бытовых холодильников (потребители группы П4).

На схеме (рис. 2.) преобразователь ПП имеет две цепи питания. На ходу (при работающем генераторе) к нему поступает питание от 30 аккумуляторов батареи (точка +б), а на стоянке от всей батареи. Необходимые переключения осуществляются контактами реле К1.

В группу П2 входят все вагонные потребители, работающие непосредственно от сети постоянного тока (электродвигатели, на­гревательные элементы, цепи сигнализации и управления и др.).

Постоянное совершенствование ВЭО приводит к тому, что при­менявшиеся до последнего времени в вагонах с АСЭС в качестве источников вторичных CЭС электромашинные преобразователи начинают вытесняться полупроводниковыми. Кроме того широко применявшиеся ранее в этих же вагонах аппараты регулирования и защиты, выполненные на базе электромагнитных элементов, также заменяются полупроводниковыми устройствами, выполняющими те же функции.

На базе полупроводниковых элементов (см. рис. 4) выполнен и стабилизатор СТ (диодный ограничитель), обеспечивающий питание цепей ламп накаливания (потребители ПЗ).

Защита электрооборудования вагонов от коммутационных перенапряжений

Для силовых цепей систем электроснабжения вагонов характер­ным является наличие элементов, обладающих большой индуктивно­стью (обмотки генераторов, двигателей и др.), резких изменений тока, связанных с подключениями или отключениями вагонных потребителей или разрывами цепи аппаратами токовой защиты в аварийных режимах. Эти условия приводят к тому, что в моменты отключения мощных по­требителей (электродвигателя вентилятора, кипятильника и т. п.) или сгорания предохранителей в этих цепях на отдельных участках систе­мы электроснабжения возникают напряжения, которые превышают номинальные значения в установившемся режиме и называются коммутационными перенапряжениями. Значительные и длительные ком­мутационные перенапряжения могут привести к пробою изоляции от­дельных электрических аппаратов электрооборудования вагона или выходу из строя ламп накаливания в цепях освещения. Для анализа условий возникновения коммутационных перенапряжений рассмотрим переходный процесс в силовой цепи системы электроснабжения ваго­на, вызванный отключением части потребителей электрической энер­гии.

В упрощенной схеме замещения такой системы (рис. 114, а) к ис­точнику 1 электрической энергии, представленному в виде последо­вательно соединенных идеального источника э. д. с. Е и индуктивности L(активным сопротивлением источника пренебрегаем), посредством коммутационного аппарата 6 подключены п параллельно соединенных резисторов R₁-R_n, суммарная мощность которых равна мощности вагонных потребителей 2 электрической энергии. При замкнутых ком­мутационных аппаратах 3—5 ток в общей цепи нагрузки составляет I= E/R_H=P_H/E(Р_Hи R_H — соответственно мощность и эквивалент­ное сопротивление цепи  нагрузки).

Предположим, что в момент времени t= t₁коммутационным аппа­ратом 4 отключается т потребителей. В результате ток в соответствую­щей ветви прерывается, а ток в общей цепи источника начинает умень­шаться. Возникает переходный процесс, который описывается диффе­ренциальным  уравнением

E=iR_H + Ldi/dt,        (1)

где i—значение тока в цепи источника при переходном процессе;

R_H— сопротивление цепи нагрузки после выключения т потребителей электрической энергии   (R_H>R_H).

Решение уравнения (1) можно представить в виде суммы устано­вившегося i_уст и свободного i_Gв токов. После окончания переходного процесса  установившееся  значение тока  определяется  выражением

i_уст=I'=E/R_H = Р_H/E = I'.(2)

Значение свободной составляющей тока i_св определяем из решения однородного  дифференциального   уравнения

i_CвR_н+Ldi_CB/dt = 0, откуда

(3)

где А — постоянная интегрирования; Т = L/R_нпостоянная вре­мени электрической цепи.

Значение А находим из начальных условий, учитывая, что в вет­ви е индуктивностью ток в момент коммутации  t=t₁ не может изменятся и сохраняет свое прежнее значение  которое было равно I.

 В момент времени t= t₁составляющие тока в соответствии с уравнениями (2) и (3) примут вид t_yCT = I'; i_CB = А. Следовательно,

Таким образом,

      (4)

Теоретически процесс перехода от одного установившегося значе­ния тока I к другому I' длится бесконечно долго. Однако практически этот процесс заканчивается весьма быстро за (3 - 4) T, что обычно находится в пределах от долей до сотен миллисекунд. После отключе­ния части потребителей в индуктивности Lвозникает э. д. c. самоиндукции еl= - Ldi/dt, которая направлена согласно с э. д. с. источ­ника Е и обусловливает появление коммутационного перенапряжения (рис.   114,6).