Анализ воздействия отклонения напряжения на процесс теплового износа изоляции электродвигателя АНЭ-225L4УХЛ2

3 Анализ воздействия отклонения напряжения на процесс теплового износа изоляции электродвигателя АНЭ-225L4УХЛ2.

3.1 Расчет напряжения вспомогательных машин в зависимости от напряжения на токоприемнике.

     Напряжение вспомогательных электродвигателей электровозов переменного тока зависит от напряжения трансформатора, нагрузок тяговых и вспомогательных электродвигателей, асинхронных или коллекторных, условий их эксплуатации и т.д. Вначале определим номинальное эффективное напряжение вспомогательной обмотки тягового трансформатора, т.е. его значение при номинальном напряжение на токоприемнике и холостом ходе трансформатора.

     Для асинхронных машин обычно это напряжение принимают примерно на 5% выше номинального, т.е. оно составляет в относительных единицах 1,05 (например, на электровозе ВЛ60), однако может отличаться от этого значения (на электровозах ВЛ80т оно равно 1,043).

     Номинально напряжение вспомогательных машин должно соответствовать длительному наибольшему напряжению на токоприемнике, т.е. Uэ нб=27,5 кВ.

     Напряжение Uэ нб может возникнуть при работе электровоза на станции, поблизости от тяговой подстанции при преимущественном движение на выбеге. В этом случае вспомогательные машины выключены. Тогда потеря напряжения в вспомогательной обмотке составляет 3-4%. Этот результат получен на основе приближенных расчетов. Кроме того, учтено, что вспомогательные электродвигатели постоянного тока должны обеспечивать расчетную подачу вспомогательных механизмов в режиме длительного наименьшего напряжения, а при длительном наибольшем напряжении развивать мощность примерно 1,75 раза большую, и принято, что в цепи нет невыключаемых балластных резисторов. Тогда напряжение на коллекторах, равно в данном случае номинальному значению, связано с номинальным напряжение вспомогательной обмотки следующим образом:

e_ном+De=(s_ном/К_U)(Uэ нб/Uэ ном),                 (38)

откуда номинальное эффективное напряжение вспомогательной обмотки

s_ном=К_U(Uэ ном/Uэ нб)(e_ном+De),                   (39)

где e_ном=1 – номинальное напряжение вспомогательных машин;

De=0,03..0,04 – потеря напряжения в выпрямительной установке;

Uэ ном=25 кВ

Uэ нб=27,5 кВ

     При Uэ ном=27,5 кВ коэффициент К_U=1,195. Подставив указанные значения в выражение получим s_ном=1,13, т.е. в относительных единицах то же значение, что и для асинхронных машин.

     Эффективное напряжение машин при максимальном токе тяговых двигателей, всех включенных вспомогательных машинах и пуске моторо-компрессоров, будет равно:

s=s_номUэ/Uэ ном-Ds_o-Ds,                    (40)

где Ds_o – потеря э.д.с. холостого хода от тяговой нагрузки при максимальном токе тяговых двигателей. Примем Ds_o=0,05 ;

Ds – потеря напряжения от тока нагрузки вспомогательных цепей.

     Величина Ds зависит от нагрузки вспомогательной обмотки трансформатора, т.е. от нагрузки и параметров работающих электродвигателей, расщепителей фаз и симетрирующих конденсаторов и свойств пускаемых электродвигателей компрессоров. Можно принять в среднем Ds≈0,07

Рисунок 3.1- Зависимости коэффициентов формы кривой напряжение К_U и первой гармоники К_U1 от действующего напряжения на токоприемнике.  

  Тогда, подставив численное значение в выражение, учитывая что Uэ=19 кВ, получим:

s=1,13*19/25-0,05-0,07=0,75

     В соответствии с рис. 3.1 первая гармоника

s1=sК_U1=0,75*0,94=0,7.

 Таким образом, при номинальном напряжении 380В первая гармоника напряжения вспомогательных машин

U1=380*0,7=266В.

Для остальных значений Uэ расчет сведем в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Расчет напряжения питания вспомогательных машин при различном напряжение на токоприемнике, максимальном токе тяговых двигателей, всех включенных вспомогательных машинах и пуске

мотор-компрессоров.

Dso =	0,04	потеря ЭДС хол хода от тяговой нагрузки при максимальном токе ТД
Ds =	0,07	потеря напряжения от тока нагрузки вспом цепей
eном =	1	номинальное напряжение вспом машин
De =	0,04	потеря напр в выпрямительной установке
Uэ ном	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25	25		25
Uэ нб	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5	27,5		27,5
КU	1,270	1,250	1,240	1,222	1,210	1,195	1,180	1,166	1,156	1,148	1,135	1,128	1,120	1,113	1,11		1,11
КU1	0,877	0,890	0,900	0,911	0,922	0,936	0,948	0,959	0,967	0,975	0,982	0,990	0,995	0,997	1		1
sном=KU(Uэ ном/Uэ нб)(eном+Ds)	1,2	1,18	1,17	1,16	1,14	1,13	1,12	1,1	1,09	1,09	1,07	1,07	1,06	1,05	1,05		1,05
Uэ	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28		29
s = sном*Uэ/Uэ ном-Dso-Ds	0,56	0,6	0,64	0,68	0,71	0,75	0,78	0,82	0,85	0,89	0,92	0,96	0,99	1,03	1,07		1,11
s1 = s*KU1	0,49	0,53	0,58	0,62	0,66	0,7	0,74	0,78	0,82	0,87	0,9	0,95	0,99	1,02	1,07		1,11
U1 = Uн*s1	187	203	219	234	250	266	282	297	313	329	343	360	375	389	405		421
Uэ ном	номинальное действующие значение напряжения на токоприемнике
Uэ нб	наибольшие действующие значение напряжения на токоприемнике
КU	коэффициент формы кривой напряжения
КU1	коэффициент формы кривой напряжения первой гармоники
sном	номинальное напряжение вспомогательной обмотки
Uэ	действующие значения напряжения на токоприемнике
s	эффективное напряжение
s1	напряжение вспомогательной обмотки первой гармоники
U1	первая гармоника напряжения вспомогательных машин