Импульсный прерыватель (Расчетная часть дипломной работы)

2.  Расчетная часть.

2.1 Определение параметров двигателя.

     В   качестве   объекта    исследования     принимаем    моторный    вагон    электропоезда    ЭР  - 200    с    расположенными    на    нём    четырьмя    двигателями    марки    1ДТ001 .  Показатели    этого    двигателя    приведены   в   таблице   2.1 .            

                                                                                                            Таблица 2.1

Показатели	Значения	Единица   измерения
Часовая    мощность	240	кВ
Продолжительная    мощность	215	кВ
Номинальное   напряжение   двигателя	750	В
Максимальная   частота    вращения	2620	об/ мин
Пусковой    ток	400	А
Ток     продолжительного    режима	320	А
Часовой    ток	360	А
Пусковая   сила    тяги   на   ободьях   колёс	8900	Н
Передаточное     отношение	2,35
Число   проводников   обмотки   якоря	588
Сопротивление   обмоток при   температуре   20 0  С: Возбуждения Дополнительных   полюсов Якоря	0,074 0,01144 0,0342	Ом Ом Ом
Число  параллельных    проводов	2
Число    главных   полюсов	4
Число    дополнительных    полюсов	4

                                                                                                              Таблица 2.2

I	А	100	150	200	250	300	350	400	450	500	550	600
V	км/ч	180	148	134	123	116	111	106	101	98	94	92

2.1.1   Расчётная    схема.

    Для расчета будем рассматривать двигатель с независимым возбуждением, индуктивность обмоток возбуждения не учитываем.

Рис. 2.1 Схема замещения цепи двигателей (обмотки возбуждения на рис. не отмечены).

где:  R _д1  , R _д2  , R _д3  , R _д4 -  активные    сопротивления    двигателей;

              L_д1 ,  L_д2 ,  L_д3 ,  L_д4   -  индуктивные    сопротивления    двигателей;

              R _cр ,  _Lcр – активное    и   индуктивное    сопротивление   реактора;

        Е_д1,  Е_д2,  Е_д3,  Е_д4,  -  ЭДС  двигателей.

Рис.  2.2    Упрощенная   схема    замещения.

2.1.2  Расчёт    параметров   схемы   замещения.

    Общее   активное  сопротивление

 ,

          где R_ср = 0,05 Ом.

     Общая    индуктивность.

L = L_д + L_ср = 0,008 + 0,055 = 0,063 Гн.

где :   L _д  -   общая    индуктивность    двигателей 

      L_ср  - индуктивность    сглаживающего    реактора.

Рассчитаем   индуктивность двигателя, которая в нашем случае равна индуктивности обмотки якоря.

Гн

где:  = 1,23   - коэффициент    магнитного     рассеяния

         W _в = 70  - число   витков   одной    полюсной    катушки

             =  0,007   Вb   -  изменение    магнитного   потока

            =  200   А    - изменение    тока

                                    L_д1 = L_д2 =L_д3 = L_д4

Определим   общую    индуктивность    двигателей 

L_д = L_д1 + L_д2 + L_д3 + L_д4 = 0,002 + 0,002 + 0,002 + 0,002 = 0,008     Гн.

2.1.3  Расчет параметров сглаживающего реактора.

Рассмотрим схему, когда преобразователь включен. При этом имеем:

 при .

Если тиристор закрыт -  при  

 

Среднее значение напряжения на нагрузке  

 ,

где  -  ЭДС  двигателя;

g - коэффициент заполнения импульсного цикла.

Рис. 2.4 Схема замещения для цепи нагрузки.

На L_d  в интервале времени t_p возникает напряжение

Для первого диапазона времени получаем

Следовательно, ток двигателя   будет увеличиваться

Для второго диапазона времени получаем

         

В этом интервале времени ток нагрузки спадает.

                                        

Величина пульсации тока определяется следующим образом:

,               (2.1)

                где  ;

                          - частота работы прерывателя;

               эквивалентная величина индуктивности цепи двигателей                                       

Введем понятие относительной пульсации тока:

               

Используя уравнение (2.1), определим значение γ, при котором величина пульсации будет максимальной. Для этого определим производную  по коэффициенту γ заполнения импульсного цикла, приравняв ее к нулю.

                    .

Откуда определим значение коэффициента γ:

                   

 

        При этом значение величины коэффициента пульсации определяется по формуле:

               

Как видно из уравнения, для сглаживания пульсации тока величина индуктивности цепи должна быть:

       

        Для достижения требуемого значения L_{д экв}, на выходе прерывателя устанавливают сглаживающий реактор, величину которого выбирают из требуемого значения уровня пульсации тока.

                ,

        где  допустимая величина пульсации тока двигателя;

Расчет производим для наиболее тяжелого случая, когда пульсация тока будет максимальной, т.е. при

                   

  Результаты     расчёта   сведём    в    таблицу  2.3

                                                                                                                Таблица  2.3

Наименование	Обозначение	= 1
		значение	Единица    измерения
Сопротивление   двигателей		0,137	Ом.
Сопротивление   реактора	r р	0,05	Ом.
Общее   сопротивление	R	0,187	Ом.
Индуктивность    двигателей	Lд	0,008	Гн.
Индуктивность    реактора	Lр	0,055	Гн.
Общая    индуктивность	L	0,063	Гн.