Импульсные напряжения в силовых цепях магистральных локомотивов и электропоездов (исследования, методы расчета и защиты)

• Автор: Новиков, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.01, 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 333 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИШУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕКГРОТЯГОВЫХ УСТРОЙСТВАХ II

1.1. Импульсные напряжения в контактных сетях электрифицированных железных дорог II

1.2. Внешние импульсные напряжения в силовых цепях локомотивов постоянного тока.

1.3. Внешние импульсные напряжения в силовых цепях электрического подвижного состава переменного

1.4. Импульсные напряжения при отключении силовой

цепи локомотива

1.5. Исследования изоляции тяговых двигателей локомотивов .

1.6. Постановка задачи и структура диссертации .

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБОБЩЕННОГО ГЛЕТОДА РАСЧЕТА ИШУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ ЛОКОМОТИВОВ. .
2.1. Обобщенная схема замещения и обобщенный
параметр силовой цепи локомотива .
2.2. Табличная форма преобразования Жордана
2.3. Вывод формул для сопротивлений участков обобщенной схемы замещения
2.4. Основные свойства обобщенной схемы замещения .
2.5. Определение параметров схемы замещения по гармоническим функциям электромагнитного
процесса
2.6. Определение параметров схемы замещения по
характеристикам переходного процесса
2.7. Выводы по второй главе
3. РАСЧЕТ ВНЕШНИХ ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ПОСТОЯННОГО ТОКА .
3.1. Исходные данные задачи
3.2. Синтез схемы замещения при аппроксимации напряжения и тока экспоненциальными двучленами
3.3. Синтез схемы замещения при аппроксимации напряжения и тока эквивалентными экспонентами
3.4. Анализ зависимости структуры и параметров участков обобщенной схемы замещения от длительности воздействующей волны напряжения и обобщенного параметра силовой цепи локомотива .
3.5. Анализ электромагнитных процессов в обобщенной
схеме замещения
3.6. Расчет преломленной волны на токоприемнике локомотива .
3.7. Уравнение потенциальной диаграммы силовой цепи локомотива
3.8. Потенциальные диаграммы обмоток якорей тяговых двигателей и силовых цепей электровозов постоянного тока.III
3.9. Напряжение на витковой изоляции оборудования
силовой цепи локомотива . 1Г
3Связь между коэффициентом затухания и обобщенным параметром силовой цепи локомотива
3.П.Выводы по третьей главе .
4. ИМПУЛЬСНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА. ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
4.1. Схема замещения обмотки ВН тягового трансформатора локомотива.
4.2. Потенциальная диаграмма обмотки ВН тягового трансформатора .
4.3. Напряжение на витковой изоляции обмотки ВН тягового трансформатора .
4.4. Схема замещения и потенциальная диаграмма обмотки
НН тягового трансформатора локомотива .
4.5. Расчет потенциальной диаграммы трансформатора по исходным гармоническим функциям
4.6. Экспериментальные исследования импульсных напряжений в силовых цепях электровозов и электропоездов переменного тока.
4.7. Выводы по четвертой главе
5. РАСЧЕТ ИШУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ СИЛОВЫХ
ЦЕПЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
5.1. Постановка задачи Г
5.2. Дуальная схема замещения силовой цепи локомотива . Г
5.3. Эквивалентные преобразования дуальной схемы замещения
5.4. Потенциальная диаграмма электровоза постоянного
тока в режиме отключения силовой цепи
5.5. Напряжение на витковой изоляции при отключении силовой цепи.
5.6. Определение исходных данных задачи.Пример расчета .
5.7. Уравнение потенциальной диаграммы силовой цепи тепловоза в режиме отключения
5.8. Выводы по пятой главе .
6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
6.1. Постановка задачи .
6.2. Воздействие импульсных напряжений на последовательно включенные полупроводниковые приборы
6.3. Экспериментальное исследование распределения импульсного напряжения в цепи последовательно включенных
6.4. Распределение по последовательно соединенным диодам выпрямленного однополупериодного напряжения переменной частоты.
6.5. Расчет распределения импульсного напряжения по последовательно включенным полупроводниковым приборам . . .
6.6. Определение параметров делителей напряжения для цепи последовательно включенных полупроводниковых приборов
6.7. Уменьшение числа последовательно включенных диодов выпрямительной установки электропоезда ЭР9
6.8. Выводы по шестой главе
7. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ.
7.1. Постановка задачи .
7.2. Определение электрической прочности изоляции обмоток якорей тяговых двигателей ЭДТ0Б
7.3. Коммутационные перенапряжения в силовой цепи тепловоза
7.4. Расчет потенциальной диаграммы силовой цепи тепловоза
в режиме отключения .
7.5. Схема силовой цепи тепловоза ТЭЗ с пониженным напряжением на изоляции электрического оборудования .
7.6. Применение разрядников для защиты силовой цепи тепловоза от перенапряжений
7.7. Выводы по седьмой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В работах, посвященных исследованию импульсных цроцессов в силовых цепях электровозов переменного тока методами аналогового моделирования, тяговый трансформатор представляется в форме многополюсника, связи которого выделяются на основе экспериментально полученных временных характеристик цроцесса. Так, например, в трансформатор 0ЦР представлен схемой рис. В ней полюсы I и 0 относятся к обмотке ВЕ, полюсы 2, 3 и 4 к обмотке НН. Параметры связей 0 ,2 и т. Применение аналоговых вычислительных машин при решении рассматриваемых задач отражено в работе 4 . Результаты расчета импульсных напряжений в отдельных точках силовой цепи локомотива по схемам замещения с сосредоточенными параметрами зависят от выбранного метода определения параметров. Разработке методов определения параметров посвящены ра
боты , , б . В них показано, что существующие методы позволяют определять параметры элементов каждой конкретной схемы замещения, отвечающие условиям допустимой точности воспроизведения потенциалов выбранных точек цепи. Результаты исследований импульсных процессов, вызванных отключениями силовых цепей электровозов, содержатся в работах 5, , , , 6, 8 . В них показано, что коммутационные перенапряжения носят характер одиночных импульсов длительностью 0 . Их максимальное значение наблюдается в месте отключения силовой цепи со стороны тяговых двигателей. Показана зависимость перенапряжений от параметров цепи и характеристик отключающего аппарата. Волны коммутационных перенапряжений в различных точках по длине цепи имеют практически одинаковую форму. Показано, что распределение коммутационных перенапряжений вдоль силовой цепи локомотива совпадает с распределением в цепи импульса внешнего перенапряжения. Установлено, что основным параметром силовой цепи локомотива, определяющим коммутационные перенапряжения, является индуктивность рассеяния тяговых двигателей. Отмечается незначительное влияние на коммутационные перенапряжения состояния магнитной системы и э. Теоретический анализ коммутационных перенапряжений выполняется с помощью схем замещения с сосредоточенными параметрами. В работе В. Н.Кабанова рассматривается одноконтурная схема замещения, уравнение равновесия напряжений в которой представлено выражением
Цс 1я2радгк1 2ракдКги3 , 1. Ид падение напряжения в дуге отключающего аппарата, г активное сопротивление цепи, а число последовательно соединенных тяговых двигателей, дг число витков обмотки главного полюса тягового двигателя, лд число витков обмотки добавочного полюса тягового двигателя, К коэффициент сцепления потока рассеяния главного полюса с витками его обмотки, к коэффициент сцепления потока рассеяния добавочного полюса с витками его обмотки, р число пар полюсов тягового двигателя, 1я индуктивность обмотки якоря, Фд поток рассеяния главного полюса, Фд5 поток рассеяния добавочного полюса. На основании 1. АД В е , 1. А , В и т зависят от параметров цепи и дугогасительного устройства отключающего аппарата, Г0 ток цепи перед началом отключения,1лр предельно допустимый ток отключения. Расчет по уравнению 1. НБ6 при отключении ее линейным контактором с лабиринтнощелевой дугогасительной камерой, цри которой скорость изменения тока составляет I. Ю5 Ас, при
водит к величинам перенапряжений до кВ. В работах В. Д.Радченко 6 8 рассматривается несколько схем замещения электровозов постоянного тока в режиме отключения риоЛ. П. В них основное внимание уделяется учету параметров дугогасительного устройства отключающего аппарата. Для схемы рис. ГиГ0 1. I . Для расчета напряжения и тока дугогасительная камера разделяется на ряд участков, в пределах каждого из которых напряжение дуги изменяется линейно со средней скоростью , И т. С, , и т. Ч.,. Ю 6Г 6мльт я
п
Входящие в уравнение 1 слагаемые равны
кз. Тбе
С
I
М
1. Скорость изменения напряжения дуги определяется по известной ширине щели дутогасительной камеры и напряженности магнитного поля. Величина тока I в момент появления дуги определяется по параметрам отключаемой цепи и времени срабатывания
Рис. Варианты схем замещения при расчете коммутационных перенапряжений на электровозах постоянного тока по В.