Расчет систем управления электрическим подвижным составом переменного тока: Методические указания к курсовому проекту, страница 3

Работа трансформатора в цепях выпрямителей и инверторов характеризуется значительным отличием формы токов и напряжений от синусоиды. Активные материалы (медь и сталь) таких трансформаторов используются хуже, чем при синусоидальной форме токов и напряжений. Для учета этой специфики используют показатель, называемый типовой мощностью. Типовой мощностью однофазного трансформатора называют полусумму произведений напряжений холостого хода всех обмоток трансформатора на среднеквадратичные токи соответствующих обмоток при номинальной нагрузке.

При расчете типовой мощности обычно пренебрегают током холостого хода трансформатора, а также потерями в трансформаторе и выпрямителях.

Основные параметры трансформатора рассчитывают в следующем порядке.

2.4.1. Мощность тяговой обмотки трансформатора

,                         (2.17)

где – номинальная мощность тягового двигателя;

      – число тяговых двигателей на одной секции электровоза;

      – коэффициент типовой мощности трансформатора, т. е. отношение типовой мощности к номинальной выпрямленной мощности (таблица 2.6);

      – отношение суммарной номинальной мощности тяговых двигателей к номинальной мощности тяговой обмотки трансформатора (для электровозов );

      – КПД двигателя в номинальном режиме;

       - напряжение короткого замыкания трансформатора в долях от номинального:

                    для регулирования на стороне НН ;

                    для регулирования на стороне ВН .

Таблица 2.6

Система регулирования напряжения	Значения  схемы выпрямления
	мостовой	с нулевым выводом
Со стороны низшего напряжения (НН) Со стороны высшего напряжения (ВН)	1,11 1,66	1,34 1,89

2.4.2. Мощность обмотки собственных нужд S_сн

принимают равной 6,0 – 7,0 % от мощности тяговой обмотки.

2.4.3. Мощность обмотки питания цепей возбуждения S_ов

принимают равной (5,5 – 6,5) % от мощности тяговой обмотки..

2.4.4. Типовая мощность трансформатора при номинальной нагрузке всех обмоток

S_тр=S_тяг+S_сн+S_ов.                                           (2.18)

2.4.5. Масса трансформатора, кг

,

где в кВА.

2.4.6. Реактивное сопротивление обмоток трансформатора

в номинальном режиме (на четвертой зоне регулирования), приведенное к вторичной обмотке ко всем параллельным ветвям ТЭД:

,                              (2.19)

где    – коэффициент выпрямления – отношение среднего выпрямленного напряжения к действующему на вторичной обмотке трансформатора. При однофазном выпрямлении .

2.4.7. Активное сопротивление обмоток трансформатора

в номинальном режиме, приведенное к вторичной обмотке, рассчитывают по активному падению напряжения, составляющему обычно 1,5 – 2 % от номинального напряжения.

.                             (2.20)

     2.4.8. Сопротивление обмоток тягового трансформатора по зонам регулирования

Сопротивление обмоток тягового трансформатора различно на разных зонах регулирования, так как изменяется число витков вторичной обмотки, включенных в цепь тяговых двигателей. Для расчёта характеристик ЭПС необходимо определить сопротивление обмоток трансформатора для I – IV зон регулирования. Для этого можно  использовать относительное сопротивление обмоток (табл.2.7.).

Таблица 2.7

Приведенные сопротивления

обмоток трансформатора

Зона регули- рования	хтн = …. Ом;   rтн = …. Ом
					хт(n-1)
1	0,07		0,208
2	0,17		0,442
3	0,47		0,71
4	1,0		1,0

В таблице 2.7 приняты обозначения:

     х_т(n-1), - приведенные к вторичной обмотке трансформатора ко всем параллельным ветвям ТЭД индуктивные сопротивления соответственно нерегулируемой и регулируемой секции тяговой обмотки трансформатора в зоне регулирования n;

     х_тn – приведенное по вторичной обмотке индуктивное сопротивление обмоток трансформатора для зоны регулирования n;

     , - приведенные к нагружаемой части тяговой обмотки ко всем параллельным ветвям ТЭД активные сопротивления, регулируемой секции и секции для зоны регулирования n.

     2.4.9. Напряжение на тяговых обмотках трансформатора.

определяют по условию, чтобы при работе на 4 зоне регулирования с минимальным углом α₀ отпирания тиристоров ВИП при номинальном выпрямленном токе  напряжение на тяговых электродвигателях равнялось номинальному :

= ·· cos α₀ - Δ

где:   - действующее значение напряжения х.х. тяговой обмотки на 4 зоне                                                                                     регулирования;

         Δ - падение напряжения в преобразователе на 4 зоне регулирования при номинальном выпрямленном токе;

         α₀  - минимальный угол отпирания тиристоров (α₀ = 9⁰ ±1⁰).

Основной составляющей Δ является падение напряжения, обусловленное процессом коммутации, так как на интервале коммутации выпрямленное напряжение практически равно нулю. Угол коммутации, в свою очередь, определяется приведенным к вторичной обмотке индуктивным сопротивлением трансформатора  и током нагрузки . К остальной части  относят падение напряжения в активных сопротивлениях обмоток трансформатора, переходных, сглаживающих и токоограничивающих реакторов.

Для обычных значений коэффициента пульсации выпрямленного тока при номинальном режиме работы ТЭД

+ ,             (2.21)

 где  = 1 + 0,4*К_пI,

        - прямое падение напряжения на тиристорах ВИП.

В выражение 2.21 подставляются индуктивные сопротивления обмоток трансформатора для работы на 4 зоне регулирования.