Дослідження впливу вихідної напруги випрямляча тягової підстанції на контактну мережу

В результаті перетворення змінної напруг живлячої мережі на виході

випрямляча тягової підстанції діє напруга середнє значення якої визначається для з’єднання вторинної обмотки силового трансформатора «зіркою»:

 

,

 

де –ефективне значення фазної напруги вторинної обмотки трансформатора; т - пульсність випрямляча.

 

 

Середнє значення якої визначається для з’єднання вторинної обмотки силового трансформатора «трикутником»:

 

Внаслідок дискретного характеру перетворення напруги живлячої мережі вихідна напруга випрямляча в своєму складі має пульсації. Симетричний випрямляч, що живиться від не симетричної системи Е.Р.С. генерує в навантаження канонічні гармоніки.Частоти цих гармонік зв’язані з частотою Е.Р.С. живлячої мережі і визначається як

 

Середнє значення випрямленої напруги 12-типульсного випрямляча визначається наступним чином:

 

 

Розрахуємо амплітуду k-ї гармонікипульсацій випрямляча тягової підстанції для 6-пульсного випрямляча при з’єднанні вторинної обмотки силового трансформатора «зіркою»:

 

де q – порядковий номер гармоніки, q=1,2,3…15.

 

 

Для наступних гармонік розрахунок проводимо аналогічно, а результати заносимо до таблиці 3.

Розрахуємо амплітуду k-ї гармонікипульсацій випрямляча тягової підстанції для 6-пульсного випрямляча при з’єднанні вторинної обмотки силового трансформатора «трикутником»:

 

Результати подальшого розрахунку заносимо до таблиці 3.

Розрахуємо амплітуду k-ї гармонікипульсацій випрямляча тягової підстанції для 12-пульсного випрямляча:

 

Результати подальшого розрахунку заносимо до таблиці 3.

 

k
Uq(m)Y, m=6	93,57	22,90	10,14	5,70	3,64	2,53	1,86	1,42	1,12	0,91	0,75	0,63	0,54	0,46	0,40
Uq(m)∆, m=6	54,02	13,22	5,85	3,29	2,10	1,46	1,07	0,82	0,65	0,53	0,43	0,36	0,31	0,27	0,23
Uq(m), m=12	18,06	4,49	1,99	1,12	0,72	0,50	0,37	0,28	0,22	0,18	0,15	0,12	0,11	0,09	0,08

Таблиця 3 – Розрахункові значення амплітуди вихідної напруги випрямлячів

 

Для наглядності проведених розрахунків побудуємо графік залежності U_(q)= f (q),який зображено на рисунку 3.

 

Рисунок 3 – Графік залежності амплітуди гармоніки пульсації випрямляча тягової підстанції

 

Розрахуємо коефіцієнти пульсації для q-ї гармоніки всіх видів випрямлячів, розглянутих в даній розрахунковій роботі, за формулою:

 

 

Для прикладу розрахуємо коефіцієнт пульсації 1 гармоніки 6-пульсного випрямляча із з’єднанням вторинної обмотки силового трансформатора «зіркою», а наступні розрахунки зведемо до таблиці 4:

 

 

 

Таблиця 4 – Розрахункові значення коефіцієнта пульсації

k
Y, m=6	0,05714	0,01399	0,00619	0,00348	0,00222	0,00154	0,00113	0,00087
∆, m=6	0,05714	0,01399	0,00619	0,00348	0,00222	0,00154	0,00113	0,00087
, m=12	0,01399	0,00348	0,00154	0,00087	0,00056	0,00039	0,00028	0,00022

 

Продовження таблиці 4

k
Y, m=6	0,00069	0,00056	0,00046	0,00039	0,00033	0,00028	0,00025
∆, m=6	0,00069	0,00056	0,00046	0,00039	0,00033	0,00028	0,00025
, m=12	0,00017	0,00014	0,00011	0,00010	0,00008	0,00007	0,00006

 

В даній розрахунково-графічній роботі була побудована модель 12-типульсного випрямляча с врівноважуючим реактором в системі MATLAB Simulink, для більш детального вивчення процесів, які відбуваються під час перетворення єнергії. Дана модель представлена на рис. 4.

В результаті моделювання були отримані осцилограми вихідної напруги трансформатора(рис.5), напруги на випрямлячі під навантаженням (рис. 6), а також вихідного струму навантаження (рис. 7), які наведені нижче.

Рисунок 4 – модель 12-ти пульсного випрямляча MATLAB Simulink

 

Рисунок 5 – Осцилограма вихідної напруги фази U_a трансформатора для з’єднання вторинної обмотки (зірка,трикутник)

 

Рисунок 6 – Осцилограма вихідної напруги випрямляча

Рисунок 7 – Осцилограма вихідного струму випрямляча

 

 

ВИСНОВКИ

 

В даній розрахунково-графічній роботі була досліджено схеми випрямлячів 6 та 12 пульсності. Проведений розрахунок пульсації обох схем.З отриманих даних слідує що 12 пульсна схема випрямляча краща для використання на тягових підстанціях міського електричного транспорту.

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость.- М.: УМК МПС. 2002.-638с.

2. Двенадцатипульсовые выпрямители тяговых подстанций Под редакцией М.Г. Шалимова.-М.: Транспорт,-1990,- 127с.

3. Руденко FCC., Сенько В.К., Чиженко И.М. Преобразозательная техника.- Киев: Вища школа.-1978.-424с.