Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор существующих систем обнаружения и защиты колесных пар локомотивов от боксования, постановка задачи и выбор принципиальных решений 10
1.1. Общие сведения 10
1.2. Способы и устройства обнаружения боксования и юза 15
1.3. Способы и устройства прекращения боксования и юза 28
1.4. Постановка задачи и выбор принципиальных решений 35
2. Разработка системы защиты от боксования 45
2.1. Обоснование способа защиты от боксования 45
2.2. Анализ работы выпрямительно-инверторного преобразователя при действии системы защиты от боксования 50
2.3. Разработка схемотехнических решений предлагаемой системы защиты от боксования 72
3. Сравнительный анализ показателей коэффициента мощности электровоза при не работающей и при действующей системе защиты от боксования 84
3.1. Общие сведения 84
3.2. Расчет коэффициента мощности при отсутствии пропусков полупериодов выпрямленного напряжения 85
3.3. Расчет коэффициента мощности при пропуске полупериодов выпрямленного напряжения на зонах со второй по четвертую 89
3.4. Расчет коэффициента мощности при пропуске полупериодов выпрямленного напряжения на первой зоне регулирования 104
3.5. Выводы ПО
4. Экспериментальные исследования системы защиты от боксования 113
4.1. Общие сведения 113
4.2. Испытания макетного образца системы защиты от боксо-вания в лабораторных условиях 113
4.3. Испытания опытного образца электронной системы защиты от боксования на электровозе в условиях эксплуатации 123
5. Определение экономической эффективности рекомендуемого варианта системы защиты от боксования 141
5.1. Общие положения 141
5.2. Расчет экономической эффективности применения системы защиты от боксования 142
Заключение 151
Список используемых источников 158
- Способы и устройства обнаружения боксования и юза
- Анализ работы выпрямительно-инверторного преобразователя при действии системы защиты от боксования
- Расчет коэффициента мощности при отсутствии пропусков полупериодов выпрямленного напряжения
- Испытания опытного образца электронной системы защиты от боксования на электровозе в условиях эксплуатации
Введение к работе
Актуальность работы. Па протяжении всего периода существования локомотивной тяги реализация предельных тяговых усилий, граничащих с воз-с ложностью срыва колесных пар в боксование, доставляла немало забот работникам локомотивного хозяйства. В течение всех предшествующих лет разрабатывались и внедрялись различные способы и средства предотвращения, обнаружения и ликвидации этого ненормального режима взаимодействия колеса с рельсом.
Значительные скорости боксования колесных пар электровозов нередко приводят к повреждению тяговых двигателей (нарушение коммутационных условий вплоть до появлення кругового огня на коллекторе, размотка бандажей и повреждение обмотки якоря и т. д.). Не менее важными'отрицательными факторами при боксовапии являются также повышенный износ бандажей колесных пар и рельсов.
В последнее время в связи с экономическим кризисом резко обострилась проблема всестороннего снижения эксплуатационных расходов, уменьшение износа оборудования и устройств и т. д. Требование снижения эксплуатационных расходов, в том числе расхода электроэнергии на тягу поездов, выдвигают на первый план внедрение ресурсосберегающих технологий и технологических средств, что нашло отражение в Указании МПС «О программе ресурсосбережения на 1999 год», утвержденной Постановлением коллегии МПС России от 22 - 23 декабря 1998 года №26, в Федеральной целевой программе «Электроснабжение России», утвержденной правительством страны 24 января 1998 г., а также в отраслевой «Программе энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998 - 2000 и на период до 2005 г.», утвержденной указанием МПС России 9 октября 1998 г.
На сети железных дорог России остается еще довольно много локомотивов прежних лет выпуска, которые находятся в удовлетворительном техниче-
ском состоянтпі и выполняют основной объем перевозок. В условиях экономического кризиса рассчитывать на скорую замену этих локомотивов более совершенными не приходится, тем более что многие серии локомотивов не выработали свои ресурс. Особенно это относится к электровозам переменного тока с плавным зонно-фазовым регулированием напряжения, таким как ВЛ80Р, ВЛ85 и ВЛ65. Опыт эксплуатации электровозов указанных серий показал, что системы защиты от боксования, использующиеся на современных отечественных локомотивах, не в полной мере отвечают требованиям защиты колесных пар от V боксования, в частности из-за отсутствия селективности протнвобоксовочного воздействия, при которой потери силы тяги, а, следовательно, и скорости будут минимальными. Модернизация и техническое усовершенствование указанных серий локомотивов, особенно в области улучшения их тягово-энергегпческих качеств, позволит повысить эксплуатационные показатели этих электровозов, а также способствует решению проблемы ресурсосбережения.
Цель рчботы состоит в улучшении нротивобоксовочных свойств электровозов переменного тока, оборудованных системой плавного зонпо-фазового регулирования напряжения на тяговых двигателях на базе управляемых (тиристорних) преобразователей, путем решения проблемы сочетания групповых систем питания и управления тяговым электроприводом с доступной индивидуализацией протнвобоксовочного воздействия на каждый (по возможности) колесно-двигательный блок при боксовании колесных пар.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
проведен анализ нротивобоксовочных систем существующего парка тягового подвижного состава и определены пути повышения их эффективности;
осуществлены поиск и реализация оптимальных средств воздействия на боксугощий колесно-двигательный блок (КДБ) для вывода его из ненормального режима работы с обеспечением селективности протнвобоксовочного воздействия, по крайней мере, для каждой пары КДБ электровоза;
- разработан и теоретически обоснован нетрадиционный способ умень
шения напряжения на выходе преобразователя электровоза, позволяющий ин
дивидуализировать прогивобоксовочное воздействие, по крайней мере, для ка
ждой пары двигателей при сохранении обшей групповой системы управления
всеми преобразователями локомотива;
исследованы процессы, протекающие в выпрямитель!ю-инвсрторных преобразователях, и характер изменения коэффициента мощности электровоза при действии системы защиты от боксовапия (СЗБ);
разработаны и экспериментально проверены схемные решения предлагаемой системы защиты от боксовапия для электровозов указанного выше типа.
Методы исследования. Основными методами исследования являлись сбор и анализ информации по существующим способа.^ обнаружения и прекращения боксовапия (юза) с выбором наиболее оптимального варианта защиты колесных пар электровоза от избыточного скольжения, анализ физических процессов, протекающих в выпрямителыю-ишерторных преобразователях электровоза, их математическое описание, исследование полученных результатов с применением ЭВМ, экспериментальные исследования на макетах и опытных промышленных образцах. Теоретические исследования выполнены на основе совместного применения теории электрической тяги поездов, теории тяговых электрических машин и преобразователей.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработан и теоретически обоснован нетрадиционный способ сниже
нии напряжения на тяговых двигателях, связанных с боксующими колесными
парами, новизна способа защищена двумя авторскими свидетельствами на по-
лезігую модель;
2. Проведен анализ процессов, протекающих в выпрямителыю-
шшерторных преобразователях (ВИП) электровоза при изменении алгоритма
работы их вентилей;
-
Уточнена методика расчета коэффициента мощности электровоза переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения при действии системы защиты от боксоваиия с учетом неодинаковых режимов работы преобразователей, получающих питание от общего тягового трансформатора, на основе уточненной методики получены аналитические выражения для расчета коэффициента мощности электровоза;
-
Предложены схемные решения разработанного способа противобоксо-вочного воздействия.
Практическая ценность работы. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований, частично проведенных в эксплуатационных условиях, предложена система защиты от боксоваиия колесных пар электровозов с бесступенчатым регулированием напряжения, отвечающая условиям быстродействия и селективности, которая может быть реализована на эксплуатируемом парке электроподвижного состава, повышая его тягово-эксплуатацнонные показатели.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на II международной конференции «Состояние и перспективы развития элекгроподвижного состава» (г. Новочеркасск, 1997 г.); на межвузовской научно-технической конференции «Железнодорожный транспорт Сибири: проблемы и перспективы», посвященной 160 - летиго отечественных железных дорог и 100,- летню железнодорожного образования в Сибири (г. Омск, 1998 г.); на отраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта и роль молодых ученых в их решении» (г. Ростов на Дону, 1998 г.); на семинарах кафедры «Подвижной состав электрических железных дорог» Омского государственного университета путей сообщения.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 3 статьи в межвузовских сборниках, 3 тезиса докладов, 2 авторских свидетельства на полезную модель, 2 отчета по НИСу, зарегистрированных в ВНИЦс.
Структура и объем работы. Диссертация содержит 147 страїшц машинописного текста, 48 рисунков, 1 ] таблиц и состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников (63 наименований) и приложения.
Способы и устройства обнаружения боксования и юза
Чем больше требуемая сила сцепления, тем большая мощность требуется для ее создания, чем выше скорость поступательного движения V0 при неизменной величине силы сцепления, тем больше должна быть и скорость скольжения VCK, чтобы энергия (работа) на дифференциально малом отрезке линейного пути (мощность) была одинакова для любой скорости поступательного движения. Таким образом, между указанными величинами скоростей при прочих равных условиях существует пропорциональная связь, а геометрическое место точек зависимости между величиной силы сцепления Fcy и относительной величиной скоростей VCK/ V0 называется универсальной характеристикой сцепления (рис. 1.1). Между силой д, подведенной от привода к зоне касания колеса и рельса, и силой сцепления FC4 в нормальном режиме реализации тяги колесом должно сохраняться условие д FC4, а в случае Рд FCII наступает режим боксования. Принято считать упругим или рабочим скольжением значения микропроскальзываний до достижения максимума коэффициента сцепления. Для кривых 1 и 2 (см. рис. 1.1) эти скорости скольжения будут соответственно VCKa и VCKB. Значения скоростей проскальзывания правее точек а и в, т. е. работу на спадающей ветви характеристики сцепления и называют избыточным скольжением или боксованием. Следует отметить также, что одно и то же значение скорости скольжения для одних условий сцеплении может быть на восходящей ветви характеристики сцепления (точка в), а для других условий сцепления - на спадающей ветви (точка а), т. е. нельзя установить четкую грань по абсолютной величине между упругим скольжением и избыточным. Таким образом, скольжение колеса является обязательным условием появления движущей силы (сцепления, преобразующегося в силу тяги), однако преодоление максимума сцепления ведет и к снижению реализуемых сил тяги, и к значительному росту энергетических затрат на разрушение материалов колеса и рельса. Исследуя теорию этих процессов, профессор Ми-нов Д. К. указывал, что «...явления боксования (или юза) необходимы для реализации силы тяги (или торможения)» /3/. Можно соглашаться с подобными утверждениями, однако в этом утверждении существует опасность его понимания в самом прямом смысле этих слов, что является недопустимым, т. к. боксование (юз) это процесс, а скольжение - величина, характеризующая процесс. И с этих позиций скольжение не столько полезно, сколько необходимо для появления силы трения по физической природе, а боксование (юз) всегда вредно.
Установление границы между необходимым и избыточным скольжением и является центральной задачей создания средств обнаружения боксования (юза). Однако в пределах чрезвычайно широкого диапазона изменений условий формирования контакта колеса с рельсом, изменений его нагрузки на рельс в процессе движения, а также возможной нестабильности тяговых характеристик локомотива с учетом групповой работы тяговых двигателей в едином экипаже локомотива и ряде других факторов решить задачу обнаружения боксования на ранней стадии оказывается далеко не просто.
Задача борьбы с боксованием (юзом) не ограничивается только его обнаружением; вторая и не менее важная сторона задачи состоит в поиске и реализации средств воздействия, предупреждающих или локализующих процесс. Только комплексное решение двуединой задачи может привести к желаемому результату, недооценка каждой из указанных составляющих или сосредоточение внимания на одной из них может привести к тому, что усиленный поиск и соответствующие эксплуатационные затраты на средства обнаружения боксования (юза) не будут оправданы из-за невозможности реализации алгоритмов воздействия. Именно такое несоответствие наметилось и имеет место в настоящее время на отечественных железных дорогах и, по видимому, поэтому из всех предложенных средств обнаружения боксования (юза) наиболее используемым до сих пор является реле боксования - одно на два колесно-двигательных блока; выходной сигнал реле, в основном, информационный.
В самом общем виде устройства для защиты от боксования и юза электровозов и тепловозов с электрической передачей имеют, как правило, два органа: контрольный орган, который обнаруживает и оценивает величину и интенсивность изменения избыточного скольжения (боксования) и в зависимости от их значений подает сигнал на включение или выключение исполнительного органа; исполнительный орган, который производит переключения в электрической схеме с целью прекращения боксования или юза. В некоторых про-тивобоксовочных схемах контрольный орган является и исполнительным.
Анализ работы выпрямительно-инверторного преобразователя при действии системы защиты от боксования
На диаграмме первый полупериод помечен светло-серым цветом, а второй - темно-серым. При этом в каждом полупериоде показаны импульсы управления, которые подаются на соответствующие плечи ВИП в эти полупериоды.
Проанализируем работу ВИП при отсутствии боксования.
В соответствии с табл. 2.1 в первый полупериод одновременно открываются импульсами ар плечи VS4 и VS5 (в это время к ним приложено прямое напряжение, амплитуда которого должна быть достаточна для уверенного отпирания тиристоров плеч), при этом на выходе ВИП появляется положительное выпрямленное напряжение Ш, форма которого показана на рис. 2.3 светло-серым цветом, и в цепи тяговых двигателей начинает протекать ток нагрузки.
После изменения направления ЭДС во втором полупериоде ток под действием индуктивности вторичной обмотки трансформатора II, сглаживающего реактора и тяговых двигателей, протекает против направления ЭДС в обмотке II трансформатора и на выходе ВИЛ появляется отрицательное напряжение Ud, которое показано на рис. 2.3 темно-серым цветом в промежутке времени ОТ 7Г до ос0.
Как только ЭДС обмотки II трансформатора достигнет значения, достаточного для уверенного отпирания тиристоров плеча, подается импульс а0 на плечо VS3, при этом происходит коммутация тока с плеча VS5 в плечо VS3. Через открытое плечо VS3 положительный потенциал подается на катод плеча VS5, одновременно на аноде которого появляется отрицательный потенциал, вследствие чего ток через плечо VS5 начинает уменьшаться, в тоже время возрастает ток через плечо VS3, таким образом происходит постепенный переход тока с одного плеча на другое. Одновременно ток при этом протекает под действием ЭДС самоиндукции цепи тяговых двигателей в обход вторичной обмотки трансформатора через последовательно соединенные плечи VS3 и VS4, образующие буферный (нулевой) контур. В течение всего периода коммутации вторичная обмотка II трансформатора оказывается замкнутой накоротко, при этом ток короткого замыкания трансформатора ограничивается только активными сопротивлениями короткозамкнутого контура и собственной индуктивностью обмоток трансформатора. Выпрямленное напряжение на выходе ВИП при коммутации равно нулю.
В момент Ор отпирается плечо VS6 и происходит коммутация тока с плеча VS4 в плечо VS6. Через открытое плечо VS6 подается отрицательный потенциал на аноды тиристоров плеча VS4, в то время как на катодах этого плеча присутствует положительный потенциал, т. е. к плечу VS4 прикладывается обратное напряжение. Вследствие этого происходит снижение тока через плечо VS4 с одновременным возрастанием тока через плечо VS6. При этом продолжительность коммутации будет зависеть от величины тока и ЭДС обмотки II трансформатора, и при величине ЭДС, близкой к максимальному значению (в середине полупериода), продолжительность коммутации будет минимальной.
С окончанием коммутации на выходе ВИП появляется положительное выпрямленное напряжение и увеличивается ток в цепи двигателей.
После изменения направления ЭДС в начале первого полупериода выпрямленный ток продолжает протекать за счет индуктивности цепи тяговых двигателей и сглаживающего реактора через плечи VS3 и VS6 против направления ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, и на выходе ВИП напряжение вновь становится отрицательным.
В момент времени а0 отпирается плечо VS5 и начинается процесс постепенного перехода тока с плеча VS3 на плечо VS5, при этом через открытое плечо VS5 подается обратное напряжение на плечо VS3 и оно закрывается. Вторичная обмотка трансформатора на весь период коммутации оказывается замкнутой накоротко через плечи VS3 и VS5, и на выходе ВИП выпрямленное напряжение равно нулю. Одновременно плечи VS5 и VS6 образуют буферный контур для протекания тока тяговых двигателей в обход вторичной обмотки трансформатора, который поддерживается ЭДС самоиндукции обмоток тяговых двигателей и сглаживающего реактора.
В момент времени 0Ср отпирается плечо VS4, начинается коммутация тока с плеча VS6 на плечо VS4 и далее процесс повторяется. Среднее значение выпрямленного напряжения, образующееся на первой зоне регулирования в зависимости от угла регулирования ар, определяем по формуле:
Расчет коэффициента мощности при отсутствии пропусков полупериодов выпрямленного напряжения
Для реализации предложенного выше алгоритма противобоксовочного воздействия на конкретной серии электровоза необходимо решить проблему управления открытием плеч силовых тиристоров независимо от команд штатной централизованной системы управления выпрямительно-инверторными преобразователями электровоза (в случае электровозов типа ВЛ80Р, ВЛ85 и ВЛ65 - это система БУВИП). Для этого необходимо проведение анализа работы выходных каскадов усилителей системы формирования импульсов ВИЛ (СФИ ВИЛ) на предмет отыскания точек или каналов, позволяющих воздействовать на процесс управления силовыми тиристорами независимо от центральной системы управления преобразователями.
Такой анализ был проведен для электровозов указанных выше типов. На большинстве таких электровозов в качестве централизованной системы управления преобразователями используется блок управления выпрямительно-инверторными преобразователями БУВИП - 133, осуществляющий управление тиристорными преобразователями ВИП -4000 /13/. Каждый преобразователь ВРШ - 4000 (далее сокращенно - ВИП) снабжен индивидуальной системой формирования импульсов, осуществляющей усиление импульсов управления, поступающих от системы БУВИП и подачу их на электроды силовых тиристоров. Система формирования импульсов состоит, в свою очередь, из блоков защиты, блоков формирования импульсов, импульсных трансформаторов, распределительных цепей и т. д., объединенных в группы, управляющие соответствующими парами плеч силовых тиристоров. На рис. 2.16 показана упрощенная структурная схема СФИ для одной пары плеч преобразователя типа ВИП - 4000.
Как видно из рис. 2.16, СФИ одной пары плеч преобразователя включает в себя плату защиты ЩПО, платы формирования импульсов ОДО, импульсные трансформаторы и платы выходных каскадов ВК, с которых импульсы управления подаются на управляющие электроды соответствующих тиристоров. Импульсы управления с выхода БУВИП поступают на вход платы защиты ЩПО. Плата ЩПО служит для согласования выхода аппаратуры управления электровоза с входами узлов СФИ ВИП и блокировки импульсов управления на входах плат формирования импульсов ОДО при снятии напряжения с блока питания. Схема блокировки импульсов представлена на рис.2.17.
Согласно алгоритма работы ВИП, приведенного в руководстве по эксплуатации выпрямителъно-инверторным преобразователем ВИП - 4000 УХЛ2 ИЖРФ 435 612 005 РЭ (Саранск, 1985 г.), при снятии переменного напряжения с входа блока питания СФИ ВИП на выходе платы ЖЛО блока питания БП появляется сигнал длительностью 4 - 6 с UBbIX 0, который подается на базу транзистора VT9 платы ЩПО через делитель R6 - R7. Транзистор VT9 открывается и шунтирует вход управления платы ЩПО UBxynp на общую шину, при этом снимаются импульсы управления с управляющих электродов силовых тиристоров. Указанное выше шунтирование входа платы ЩПО на нулевой провод необходимо для исключения формирования неполноценных импульсов по амплитуде тока управления при отключении блока питания СФИ ВИП.
Этим же принципом можно воспользоваться для снятия импульсов управления с соответствующих тиристоров при работе предлагаемой системы защиты от боксования. Для этого используем ключевой элемент, например, транзистор VT1, подключенный через заградительный диод VD1 к проводу подачи импульса шунтирования входа платы ЩПО (см. рис. 2.17). База транзистора VT1 подключается к выходу СЗБ. Теперь при появлении боксования сигнал с выхода СЗБ, поступая на базу транзистора VT1, открывает его, и напряжение + 30 В с коллектора транзистора VT1 поступает на базу транзистора VT9 через делитель R6 - R7. При этом транзистор VT9, как и в случае снятия напряжения питания с блока БП СФИ, открывается и шунтирует вход управления платы ЩПО UBX упр на общую шину, вследствие чего также снимаются импульсы управления с управляющих электродов силовых тиристоров. Сигнал на базу VT9 подается в течение одного полупериода выпрямленного напряжения с определенной частотой, задаваемой системой защиты от боксования.
Согласно описанному выше алгоритму работы СЗБ, при возникновении боксования на первой зоне регулирования импульсы управления а0 должны подаваться вместо третьего плеча на шестое плечо преобразователя. Это можно осуществить, блокируя подачу импульсов на третье плечо с помощью описанного выше способа, с одновременной подачей тех же импульсов на вход платы формирования импульсов ОДО шестого плеча (см. рис. 2.18).
Испытания опытного образца электронной системы защиты от боксования на электровозе в условиях эксплуатации
Таким образом, можно заключить, что на зонах регулирования со второй по четвертую при пропуске полупериодов выпрямленного напряжения значения коэффициента мощности не только не ухудшаются, но даже улучшаются по сравнению со значениями коэффициента мощности при отсутствии пропусков. В среднем значения коэффициента повышаются на 0,01 единиц или на 0,94% при частоте пропуска полупериодов от каждого первого до каждого 5-го. Увеличение значений коэффициента мощности можно объяснить тем, что при пропуске импульса Ор на зонах регулирования выше первой кривая выпрямленного напряжения приближается по форме к кривой выпрямленного напряжения электровозов с неуправляемыми вентилями. Таким образом, пропуск полупериодов выпрямленного напряжения на зонах со 2-й по 4-ю повышает энергетические показатели электровоза.
При возникновении боксования на 1-й зоне регулирования СЗБ осуществляет блокирование подачи импульса управления Оо на третье плечо с одновременной подачей импульса управления а0 на шестое плечо соответствующего преобразователя, в результате чего положительное напряжение на выходе ВИП в этот полупериод отсутствует и среднее значение выпрямленного тока уменьшается.
Форма выпрямленного напряжения и тока, а также тока в первичной обмотке трансформатора приведены на рис. 3.11. На рис. 3.11 а, б показаны форма напряжения на выходах первого и второго преобразователей при боксовании колесно-моторных блоков, получающих питание от второго ВИП. На остальных диаграммах рис.3.11 показаны формы выпрямленного тока обоих преобразователей и тока в первичной обмотке тягового трансформатора.
Расчет коэффициента мощности ведем с учетом режима работы обоих вторичных обмоток трансформатора, т. к. при действии СЗБ они будут разными. Это обстоятельство учитывается тем, что при действии СЗБ трансформатор осуществляет работу с некоторым усредненным коэффициентом трансформации, который можно определить следующим образом. В промежутке времени от dp до я+а0 (см. рис. 3.11 а, б) оба преобразователя работают в обычном режиме, при этом коэффициент трансформации равен рь В промежутке времени от яН-Ор до 27г+Ор в результате блокирования подачи импульса Оо на третье плечо и подачи импульса а0 на шестое плечо второго преобразователя он работает в режиме буферного контура и отключен от вторичной обмотки тягового трансформатора, при этом на его выходе отсутствует напряжение и составляющая его первичного тока равна нулю до момента подачи импульса ctp на 4-е и 5-е плечи данного преобразователя.
Форма выпрямленного напряжения, выпрямленного тока и тока первичной обмотки тягового трансформатора на 1-й зоне при пропуске полупериодов выпрямленного напряжения: а - выпрямленное напряжение первого преобразователя, б - выпрямленное напряжение второго преобразователя, в - выпрямленный ток первого преобразователя, г - выпрямленный ток второго преобразователя, д -ток первичной обмотки тягового трансформатора.
На выходе первого ВИЛ в промежутке времени от лН-Ор до 2л;+а0 присутствует положительное напряжение, так как он работает в обычном режиме, составляющая его первичного тока равна Id/pi.
Таким образом, в промежутке времени от тс+Ор до 2я;+а0 ток первичной обмотки тягового трансформатора: Подставляем выражения (3.23) и (3.24) в формулу (3.14), проведя ряд преобразований, получаем выражение для коэффициента мощности на 1-й зоне регулирования при различной частоте пропуска полупериодов выпрямленного напряжения: cosa0 +coscvp Jn7i(4n- Здтг + a0 -ap) V2(2n-l)(cosa0 +cosap) (3.25) Используя выражение (3.25) определяем значения коэффициента мощности на 1-й зоне регулирования в зависимости от величины угла регу 107 лирования ар для различной частоты пропуска полупериодов выпрямленного напряжения. Также определяем разность Ах между значениями коэффициента мощности при пропуске полупериодов выпрямленного напряжения и при отсутствии таковых для определенной фазы регулирования. Данные расчетов представлены в виде табл. 3.5.
По данным табл. 3.5 на рис. 3.12 построены графики зависимости коэффициента мощности от фазы регулирования оср при различной частоте пропуска полупериодов, на рис. 3.13- графики зависимости Д%(оср). Анализируя таблицу и графики, можно сделать следующие выводы.
При пропуске полупериодов выпрямленного напряжения характеристики коэффициента мощности почти совпадают с характеристикой коэффициента мощности при отсутствии пропуска полупериодов выпрямленного напряжения и располагаются несколько ниже последних. Характеристики Ах(ар) расположены ниже оси абсцисс, т. е. Ах всегда отрицательно. Таким образом, при действии СЗБ на первой зоне регулирования коэффициент мощности электровоза снижается. Средние значения коэффициента мощности при пропуске полупериодов всегда меньше среднего значения коэффициента мощности при отсутствии пропуска полупериодов, как это видно из табл. 3.5. При этом наибольшее уменьшение наблюдается при пропуске каждого второго полупериода выпрямленного напряжения - 5,1%. При уменьшении частоты пропуска полупериодов величина Ах снижается, при пропуске каждого 10-го полупериода - Д% = - 0,01, т. е. % ниже только на 1,2%. В среднем коэффициент мощности при пропуске полупериодов снижается по сравнению с коэффициентом мощности при отсутствии пропусков на 0,02 единиц или на 3,4% при пропуске полупериодов с частотой от каждого 2-го до каждого 6-го, и равен 0,55. При увеличении фазы ар коэффициент мощности снижается и при оср = артах он равен 0,04 при пропуске
