Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение массы и скорости движения поездов, уменьшение межпоездных интервалов приводит к тому, что некоторые грузонапряженные участки железных дорог постоянного тока требуют усиления, необходимость которого вызвана в первую очередь снижением уровня напряжения в тяговой сети ниже допустимого по ПТЭ значения и недостаточной мощностью действующих тяговых подстанций.
В ряде конкретных случаев в дополнение к традиционным способам усиления таким как, строительство дополнительных тяговых подстанций и подвеска усиливающих Проводов, целесообразно использовать на тяговых подстанциях 12-ти пульсовые преобразователи или преобразователи с бесконтактным регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Исследования ОмШГа и УЭМИИТа, эксплуатация таких преобразователей на ЗападЕО-Сибирской, Свердловской и ряде других железных дорог показали эффективность их использования.
Наличие "на тяговых подстанциях преобразователей с бесконтактным РШ позволяет создать систему управляемого электроснабжения* предложенную УЭМШТом. Она решает задачу пропуска поездов повышенной массы на отдельных грузокапряженных электрифицированных участках за счет перераспределения мощности между тяговыми подстанциями при изменении напряжения на их'шинах.
Однако значительное число действующих тяговых подстанций оборудованы нерегулируемыми 6-ти пульсовыми преобразователями (нулевыми и мостовыми) . На Свердловской железной дороге 45$ таких подстанций, а из 145 нерегулируемых преобразователей 60 проработали менее 10 лет. Поэтому, для обеспечения регулирования - .напряжения на шинах действующих тяговых подстанций, при созда-
' 4
.-. нии системы управляемого электроснабжения на ряде грузонапряжен-ных участков железных дорог постоянного тока, целесообразно использовать регулируемые вольтодобавочные устройства, в дальнейшем ЦДУ. Это позволит избежать замены значительного числа действующих преобразователей и сократить сроки усиления.
Разработке вольтодобавочных.устройств к действующим много-пульсовым преобразователям тяговых подстанций железных дорог постоянного тока и посвящена данная диссертационная работа.
Работы по созданию вольтодооавочного устройства проводились" по приказу МПС СССР Й25ЦЭ отб.11.87 и теме М-ЭС-60/ЦЭМ-67 с ЦЭ МПС.
Целью работы является разработка вольтодобавочных. устройств к действующим многопульсовым преобразователям тяговых подстанций железных дорог постоянного тока, исследования совместной работы преобразователей и вольтодобавочных устройств.-
Для этого в диссертации решены следующие задачи:
1. Разработаны схемы вольтодобавочных устройств к действую
щим многопульсовым преобразователям, на первом.этапе рассмотрены
6-ти пульсовые нулевой и мостовой преобразователи, в качестве ре
гулирующего -органа ВДУ используются многофазные,- неуправляемый
и управляемый подмагничиванием магнитопровода током управления»
реакторы. а
2. Получена электрическая схема замещения совместной работы
преобразовательного трансформатора-и вольтодобавочного устройст
ва.
3. Получена-математическая<-модель совместной работы преоо-
разователей и вольтодобавочных устройств.
._ 4. газработана инженерная методика расчета и выбора парамет--. ров вольтодобавочного устройства.
5. Рассмотрены вопросы конструктивного исполнения элементов
... 5
вольтодобавочного устройства и для Производственного объединения "УралэлекгротянмадГ сформулированы технические требования.на опытно-конструкторскую разработку опытного образца вольтодобавочного устройства к действующему 6-ти пульсовому нулевому преобразователю, по которым изготовлен опытный образец ТДНВА-8000/102У1.
6. Проведены экспериментальные исследования режимов совместной работы 6-ти пульсовых преобразователей и вбльтодобавочных устройств на лабораторной установке УЭМИИТа, а также эксплуатационные испытания опытного образца ТДНВА-8000/10ЖУ1 на действующей тяговой подстанции Свердловской железной дороги. Определен экономический эффект от разработки и использования ТДНВА-8000/ /10ЖУ1. .
Методика исследований. 5 основе работы лежат теоретические и экспериментальные исследования. Теоретический анализ процессов совместной работы преобразовательного трансформатора и вольтодобавочного. устройства выполнен символическим методом. При анализе процессов работы преобразователей и вольтодобавочных устройств.использованы методы: кусочно-линейной аппроксимации; разложения напряжения и токов в ряд фурье; последовательных приближений. Для расчетов использовалась ЭБМ. Экспериментальные исследования производились на лабораторной установке и в условиях эксплуатации на действующей тяговой подстанции.
Научнаяновизна:
1.. Разработаны схемы, вольтодобавочных устройств с регулированием напряжения под нагрузкой с помощью неуправляемых и управляемых реакторов к 6-ти пульсовым' действующим преобразователям. Вторичные обмотки вольтодобавочного трансформатора с реакторами включаются в цепь вентильных обмоток преобразовательных трансформаторов. '
2. Разработана электрическая схема замещения совместной ра-
боты преобразовательного трансформатора и вольтодобавочного устройства и получены описывающие ее расчетные выражения.
3. Разработаны теоретические положения и математическая модель совместной работы преобразователей и вольтодобавочных уст-* ройств, позволяющие определять технико-энергетические показатели их совместной работы по стабилизированным внешним характеристикам.
Практическая ценность и реализация р а-б о т ы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны и доведены до практической реализации:
1. Разработана инженерная методика расчета и выбора парамет
ров вольтодобавочного устройства, в соответствии с ней для Произ
водственного обюединения "Уралэлектротяжмаш" сформулированы техни
ческие требования на опытно-конструкторскую разработку опытного
образца вольтодобавочного устройства к действующему 6-ти пульсово
му нулевому преобразователю. '/'
2. Изготовленный Производственным объединением "Уралэлектро-
'тянмаш" опытный образец'вольтодобавочного устройства ТДНВА-8000/
'"/ЮЗШ. установлен и испытан в условиях эксплуатации на действую
щей тяговой подстанции Свердловской железной дороги. Они подтвер
дили реальное повышение напряжения на шинах подстанции.
Апробация работы. Основные .положения диссертационной работы докладывалиьс и получили одобрение на -научно-технических конференции УЗМИИТа (Свердловск, 1985],. на Областной научно-технической конференции "Роль молодых ученых и специалистов в ускорении научно-технического прогресса на транспорте" ^Свердловск, 1987), на Всесоюзной научно-технической конференции "Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве" (Миасс, 1989), на научно-технической конференции "Энер-
' 7 ч . . .
гетическая.электроника на транспорте" (Севастополь,- 1990J.
Публикации. По результатам проведенных исследование опубликованы 4 статьи, получено положительное решение на авторское свидетельство и оформлен 1 отчет по НИР.
Стр-уктура и объем работы. Диссертация содержит 143 страницы машинописного текста, 60 рисунков, 6 таблиц, состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 98 наименований и 7 приложений.