Расчет преобразователя для питания вспомогательных цепей электровоза (стр. 4 из 5)

Сглаживание пульсаций напряжения на двигателе происходит за счет того, что переменная составляющая выпрямленного напряжения

приходится на сглаживающий реактор, а постоянная составляющая этого напряжения приходится в основном на двигатель, уравновешивая противо-ЭДС , которая практически постоянна, если магнитный поток главных полюсов также постоянен.

, (3.34)

где

- постоянная, характеризующая конструкционные особенности машины;

- магнитный поток в машине, Вб;

- угловая скорость, с^-1.

Поскольку угловая скорость

- величина, изменяющая медленно, можно принять противо-ЭДС постоянной.

Вывод формулы для определения величины индуктивности

Энергия, запасаемая в индуктивности за время приложения положительного импульса выпрямленного напряжения к нагрузке, может быть определена из выражения:

, (3.35)

где

и - соответственно максимальное и минимальное значение выпрямленного тока, А.

Разложив на сомножители разность квадратов токов, получим

, (3.36)

где

- среднее значение выпрямленного тока, А;

- величина пульсаций выпрямленного тока, А.

Энергия, отдаваемая индуктивностью обратно в сеть и в двигатель в течение времени, соответствующего углу регулирования

, определится из выражения:

, (3.37)

где

- угловая частота питающей сети.

Если учесть, что

, выражение (3.37) примет вид:

. (3.38)

Приравняем

и , получим

. (3.39)

Из (3.39) имеем:

. (3.40)

В случае шунтирования нагрузки вместе со сглаживающим реактором так называемым «буферным» вентилем, индуктивность отдает энергию только двигателю и выражение (3.38) упрощается:

. (3.41)

Выражение для определения

примет вид:

. (3.42)

Подготовка данных для определения

Итак, согласно формулам (3.40) и (3.42), необходимо предварительно определить величины

. Так как максимальную пульсацию следует ожидать при максимальном напряжении в контактной сети, то значение принимается равным .

Расчетный угол

определится из условия получения стабильного номинального напряжения на двигателях компрессора и вентилятора при всех значениях напряжения в контактной сети, в том числе и максимальном.

Следовательно,

(3.43)

Отсюда

(3.44)

В

Значение

определяется обычным способом:

. (3.45)

Величина пульсаций выпрямленного тока определится по формуле:

, (3.46)

где

- коэффициент пульсации тока двигателей компрессора и вентилятора, =0,2.

А

Замечания по применению формул (3.40) и (3.42)

При применении формул (3.40) и (3.42) следует учесть следующие замечания:

- при использовании формул (3.40) и (3.42) необходимо иметь в виду, что они выведены без учета падения напряжения

, связанного с коммутацией вентилей. При более точных расчетах необходимо это падение напряжения учитывать;

- при углах регулирования, близких к 90º,т.е. в зоне низких скоростей, формулы (3.40) и (3.42) не действительны, т.к. в этой зоне низких напряжений выпрямленный ток прерывистый. Максимальный угол регулирования

, при котором можно пользоваться формулами, составляет 60º.

4. Расчет инвертора

4.1 Определение коэффициентов трансформации по каждой вторичной обмотке

Коэффициенты трансформации по каждой вторичной обмотке определяются, исходя из условия получения необходимой ЭДС и, соответственно, номинального тока во вторичной обмотке при номинальном напряжении в питающей (контактной) сети. Поэтому коэффициенты трансформации могут быть определены по формуле:

(4.1)

где

- минимальное рабочее напряжение в контактной сети,В;

- номинальная ЭДС соответствующей вторичной обмотки, В.

Коэффициент трансформации компрессорной обмотки

, (4.2)

Коэффициент трансформации вентиляторной обмотки

, (4.3)

Коэффициент трансформации третьей обмотки

, (4.4)

Коэффициент трансформации четвертой обмотки

, (4.5)

Коэффициент трансформации пятой обмотки

, (4.6)

4.2 Токи вторичных обмоток, приведенные к первичной обмотке трансформатора

Эти токи можно найти из выражения (на примере тока компрессорной обмотки)

, (4.7)

где

- номинальный ток двигателя компрессора, или, иначе говоря, действующее значение тока вторичной обмотки, питающей двигатель компрессора, А;

- коэффициент трансформации для обмотки, питающей двигатель компрессора.

Приведенный к первичной обмотке ток вентиляторной обмотки

, (4.8)

Приведенный к первичной обмотке ток третьей обмотки

, (4.9)

Приведенный к первичной обмотке ток четвертой обмотки

, (4.10)