Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




loading...



AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


TRANSMISIA ELECTRICA DE CURENT ALTERNATIV – CONTINUU

Electronica electricitate

+ Font mai mare | - Font mai mic







DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
MASURARI CU MULTIMETRE NUMERICE - Efectuarea de masurari
Registrul SIPO
Alunecarea. Frecventa t.e.m. si curentului din infasurarea rotorului
SISTEM JACKPOT INSTRUCTIUNI DE FOLOSIRE SI MONTAJ
Considerarea reducerii consumului tehnologic in retele ca o sursa de energie
Aparatul fotografic -Alcatuire-
DECODIFICATORUL (DCD)
Campul electric al dipolului electric
MASURAREA PUTERII ACTIVE IN CIRCUITE DE CURENT ALTERNATIV TRIFAZAT CU TREI CONDUCTOARE PRIN METODA CU DOUA WATTMETRE
OSCILOSCOPUL, CONSTRUCTIE, FUNCTIONARE SI UTILIZARE

TRANSMISIA ELECTRICA DE CURENT ALTERNATIV – CONTINUU

Transmisia electrica de curent alternativ – continuu este utilizata pe scara larga la locomotivele diesel din ultimele generatii, deoarece imbina doua avantaje majore:

10 Generatorul principal este o masina de curent alternativ, cu dimensiuni de gabarit reduse pana la 45% fata de generatorul de curent continuu; excitat in curent continuu prin inele, deci fara colector, ceea ce permite viteze peiferice ridicate ale rotorului si deci turatii mari ale motorului diesel.

20 Motoarele electrice de tractiune sunt masini electrice de curent ondulat, cu excitatie serie, foarte asemanatoare din punct de vedere constructiv si al reglarii, cu cele de curent continuu pur.

Curentul alternativ trifazat obtinut de la generatorul principal este redresat cu ajutorul unui redresor trifazat in punte care poate fi la randul sau de 3 tipuri, in functie de elementele semiconductoare componente:

a) necomandat

b) semicomandat

c) comandat

Schema de principiu a unei transmisii electrice de curent alternativ- continuu este prezentata mai jos:




fig. 1. Transmisia electrica de curent alternativ – continuu.

MD – motor diesel; ex – excitatrice trifazata; GST - generator sincron trifazat; MET – motoare electrice de tractiune; E – infasurarea de excitatie serie; SL – self de aplatisare.

1. Generatorul sincron trifazat

La proiectarea teoretica vom tine seama de urmatoarele ipoteze simplificatoare:

Generatorul are intrefier constant – poli inecati;

Conexiunea fazelor infasurarii indusului (statorului) este fixa: STEA

Circuitul magnetic are o caracteristica de magnetizare lineara (se neglijeaza saturatia si fenomenul de histeresis);

Generatorul este perfect simetric din punct de vedere magnetic si electric;

La regimul nominal (de calcul) se considera turatia constanta; nG=nMD=ct.

fig. 2. Conexiunea fazelor infasurarii statorice.

Ul = tensiunea de linie (masurata intre doua faze)

Uf = tensiunea de faza

= (1)

1.1.Calculul parametrilor principali ai GST

Parametrii principali ai GST se stabilesc numai la regimul nominal de functionare a motorului diesel, adica la putere si turatie nominala a acestuia. GST se considera a fi antrenat direct de catre motorul diesel, excluzand din start varianta cu amplificator de turatie.

Daca se cunosc:

Pe - puterea nominala a motorului diesel [W]

- coeficientul de putere al serviciilor auxiliare ( = 0.91…0.94 )

- randamentul aproximativ al GST (= 0.92…0.96 )

atunci puterea la bornele generatorului va fi:

PGS = [W] (2)

Datorita rezistentei mici a infasurarii rotorice, se pot neglija pierderile. Atunci, puterea electromagnetica a GST va fi aproximativ egala cu puterea activa, adica:

Pen ~ Pa = 3UfIfcos [W] (3)

Factorul de putere cos poate lua valori in intervalul [0.92…1]. Pentru generatoarele de puteri medii si mari (peste 2000 kW ), cum sunt cele pentru locomotive, se poate considera cu suficienta aproximatie cos = 1.

Generatorul se dimensioneaza pentru:

- tensiunea maxima pe faza, Ufmax

- curentul nominal pe faza, Ifn

Atunci, puterea de calcul va fi:

Pemn = Peg = 3Ufmax Ifncos [W] (4)

Daca tinem seama ca intre curentul nominal si cel minim pe faza exista un coeficient de legatura, φn= Ifn/Ifmin

relatia 4 devine:

Pemn ≡ Peg = 3UfmaxIfmin [W] (6)

= 1.5…1.6 (7)

1.1.1. Stabilirea parametrilor constructivi

- numarul de faze: nf = 3

- numarul de infsurari statorice pe faza: nfs = 1…2

- numarul de perechi de poli: p = 2…6

- diametrul rotorului: pentru generatoarele sincrone trifazate utilizate pe locomotive, se exprima in functie de diametrul intern al statorului, care este recomandat de catre UIC-ORE

Dr = Dis – 2δ [mm] (8),

unde Dis – diametrul intern al statorului; Dis=10001230 mm

δ – intrefierul; de regula, δ=..10 mm

-lungimea rotorului:

lr =6·1011·Pcg/(k1 k2 αDr2 nBA) (9)

unde k1=1.11;

k2=0.72 0.76;

α= 0.72 0.74;

Dr – diametrul rotorului [cm]

B – inductia magnetica; B= 62007000 V·sp/cm2

A –patura de curent; A=600680 A/cm

fig. 3. Dimensiunile geometrice principale

Dupa ce s-au stabilit parametrii constructivi principali se verifica viteza periferica a rotorului:

vr max = (DrnGmax)/60 ≤ 160 m/s (10)

1.1.2. Stabilirea parametrilor functionali

Parametrii functionali se determina la regimul de functionare la PUTERE CONSTANTA.

Fig. 4. Caracteristica Uf(If) la Pgnf = const.

Puterea nominala a generatorului este PGS (relatia 2).Puterea nominala pe faza va fi Pgnf = PGS/3 = Ufn Ifn [V] (11)

In conditiile functionarii dupa caracteristica de putere constanta (fig.4), se pot considera perchile: (Uf max, If min); (Ufn, Ifn); (Uf min, If max).

Tensiunea maxima pe faza este limitata de tensiunea maxima de alimentare a motoarelor electrice de tractiune, Um max, care, la randul ei, in functie de conexiunea motoarelor electrice de tractiune limiteaza tensiunea maxima obtinuta in urma redresarii.

Tensiunea maxima redresata este :

Ur max = 2.338 Uf max [V] (12)

Ur max = mS Um max [V] (13)

Rezulta deci :

Uf max = Ur max/2.338 = (mS Um max)/2.338 [V] (14)

De regula, la LDE c.a. – c.c., mS = 2, adica nu se admit mai mult de doua motoare electrice de tractiune inseriate pe ramura.

Atunci, tensiunea maxima pe faza va fi:

Uf max = (2 Um max)/2.338 = 0.8554 Um max [V] (15)

De asemenea, se recomanda Um max [500…800] V .

Cu Uf max determinat si stiind ca Pgnf = Uf max If min, rezulta:

If min = Pgnf/Uf max [A] (16)

In functie de (relatiile 5 si 7), cunoscand If min, rezulta Ifn.

Ifn = If min [A] (17)

Tensiunea nominala pe faza, Ufn, rezulta simplu:

Ufn = Pgnf/Ifn [V] (18)

Pentru determinarea coordonatelor punctului 3 de pe caracteristica de putere constanta prezentata in figura 4., vom tine cont ca intre valorile minime si maxime ale tensiunii, respectiv curentului pe faza exista o legatura prin coeficientul de reglare

= Uf max/Uf min = If max/If min (19)

Ca si in cazul generatorului de curent continuu, [1.8…2.2]

Cu Uf max si If min determinate anterior, pentru o valoare considerata, rezulta imediat Uf min si If max :

Uf min = Uf max/

If max = If min (21)

Puterea de calcul va fi cea din relatia 4.

1.2. Calculul si trasarea caracteristicilor GST

La generatoarele sincrone trifazate utilizate pe locomotivele diesel, intereseaza urmatoarele caracteristici functionale :

caracteristica de mers in gol Eo(ie) la ng = const.

caracteristica de scurtcirciut IS(ie)

caracteristica externa Uf(If)

caracteristica de putere Pen()

caracteristica de reglaj If(ie)

caracteristica redresata Ur(Ir)

1.2.1. Caracteristica de mers in gol

Se poate determina si pe cale teoretica, nefiind necesara cunoasterea obligatorie a caracteristicii de magnetizare (ie).

Caracteristica Eo/Er(ie/in) se traseaza initial in unitati relative, pe baza datelor din tabelul de mai jos:

tab.1.

ie/in [u.r.]

Eo/En [u.r.]

E0/En



ie/in

fig. Caracteristica de mers in gol Eo/En(ie/in).

De asemenea, se poate trasa caracteristica de mers in gol raportata la tensiunea nominala pe faza, Eo/Ufn(ie/in). Acest lucru se poate realiza pe baza datelor din tabelul de mai jos, in care marimile sunt reprezentate tot in unitati relative.

tab. 2.

ie/in [u.r.]

Eo/Ufn [u.r.]

ie/in [u.r.]

Eo/Ufn [u.r.]



E0/Ufn


ie/in

fig. 6. Caracteristica de mers in gol Eo/Ufn(ie/in) .

Caracteristica externa reala Eo(ie) se traseaza astfel:

- se determina Eon = tensiunea electromotoare de mers in gol, la regim nominal:

(22)

se stabileste curentul nominal de excitatie ien = 30…45 A

Caracteristica se va trasa pana la valorile maxime ie = 2ien si Eo = 1.33 Eon, cu ajutorul unui tabel de tipul celui de mai jos:

tab.3.

ie [u.r.]

ie [A]

ien

2 ien

Eo [u.r.]

Eo [V]

Eon

1.33 Eon

Trasarea se face la turatia nG = const., de regula turatia nominala a motorului diesel. Pentru turatii inferioare celei nominale, t.e.m. este:

[V] (23)

Considerand ca locomotiva este comandata cu un controler avand 8 pozitii, corespunzatoare pentru 8 turatii diferite ale motorului diesel si implicit ale generatorului sincron de tractiune, vom reprezenta caracteristica de mers in gol Eo(ie) pentru 8 turatii, astfel :

tab.4.

ie [A]

ien

2 ien

nGn

Eon [V]

nG1

Eo1 [V]

nG7

Eo7 [V]

Familia de caracteristici Eo(ie) pentru diferite turatii, este prezentata in figura 7.

E0

[V]


ngn



ngi




ng2

ng1


ien ie [A]

fig. 7. Caracteristica Eo(ie).

1.2.2. Caracteristica de scurtcircuit

Caracteristica de scurtcircuit Is(ie) arata dependenta intre valoarea curentului de scurtcirciut Is si curentul de excitatie ie.

[A] (24)

Eo - tensiunea electromotoare de mers in gol, pe faza [V]

Rf - rezistenta infasurarii statorice, pe faza []

Xs - reactanta sincrona a generatorului []

Data fiind valoarea foarte mica a rezistentei Rf, acesta se poate neglija.

Valoarea reactantei sincrone este constanta la turatie constanta, si se poate aproxima ca fiind egala cu raportul Uf max/If max sau Uf min/If min, evident, la regim nominal.

Xsn = Uf max/If max [] (25)

Cu Uf max si If min cunoscute, rezulta Xsn.

Ca si caracteristica de mers in gol, caracteristica de scurtcircuit poate fi trasata pentru mai multe turatii ale generatorului. Xs se modifica in raport cu turatia nG, astfel :

(26)

Pentru calcul vom folosi relatia :

Is = Eo/Xs [A] (27)

Cum insa Eoi se modifica in acelasi mod (relatia 23), rezulta ca Is nu depinde de nG.

Caracteristica se va trasa pe baza datelor centralizate intr-un tabel de forma:

tab.

ie [A]

ien

1,5 ien

Xsn

nGn

Eo [V]

Is [A]

Is


ie

fig. 8. Caracteristica Is(ie)

1.2.3.Caracteristica externa Uf(If)

Caracteristica externa este reprezentata de curba Uf(If) in conditiile nG = const. ; ie = const. ; cos = const. Pe baza considerentelor exprimate in 1. in privinta polilor inecati si a factorului de putere cos = 1, ecuatia generatorului sincron este:

(28)

Ecuatia (28) descrie o elipsa. Din ecuatia acestei elipse, rezulta tensiunea pe faza :

[V] (29)

Cunoscand coordonatele punctelor 1 si 3 de pe caracteristica de putere constanta prezentata in figura 4., relatia 29 se poate particulariza :

(30)

Tensiunea electromotoare de mers in gol pe faza este :

[V] (31)

unde este coeficientul de reglare al generatorului, stabilit anterior.

Reactanta sincrona Xsn a fost stabilita cu ajutorul relatiei 2

Caracteristica Uf(If) se poate trasa in doua moduri :

a)     La turatie constanta si diferite valori ale curentului de excitatie;

b)     La curent de excitatie constant si la turatii diferite.

1.2.3.a. Trasarea caracteristicii externe la nG = const. si ie diferit

Se va considera nG = nGn = const. Cunoscand caracteristica Eo(ie) la nGn= const., se pot determina cateva valori Eo corespunzatoare catorva valori ie. Pentru o trasare cat mai corecta a caracteristicii externe, se vor considera 10…15 puncte If,in intervalul [If min ; If max]. Deasemenea se vor considera 4…8 valori ale curentului de excitatie, in intervalul [ie min ; ie max].

Tensiunea pe faza se va calcula cu relatia 30, in care variabila este If. Celelalte marimi, respectiv Eo si Xs sunt constante, deoarece ie = const. si nG=const.Calculele se pot prezenta sistematic intr-un tabel de forma :

tab.6.

ie [A]

Eo [V]

If min

If max

Is

ie1

Uf [V]

Eo2

ie2

Uf [V]

Eo1

ien

Uf [V]

Eon

Uf max

Uf min

Valorile Is se extrag de pe caracteristica de scurtcircuit (tab. V.).Caracteristica Uf(If) la nG = const. si ie este prezentata in figura 9.

fig.9. Caracteristica externa Uf(If) la nGn = const.   

1.2.3.b. Trasarea caracteristicii externe la ie = const. si nG diferit

Mentinand curentul de excitatie constant, dar modificand turatia, se vor modifica in mod corespunzator (relatiile 23 si 26) tensiunea electromotoare Eo si reactanta sincrona Xs.Curentul de scurtcircuit este:

tab.7.

nG [rpm]

Eo [V]

Xs []

If     [A]

If min

If max

nG1

Eo1

Xs1

Uf [V]

Eo1

nG1

Eo2

Xs2

Uf [V]

Eo2

nGn

Eon

Xsn

Uf [V]

Eon

Uf max

Uf min




E0


If

Ifmin Ifmax Is

fig.10. Caracteristica externa Uf(If) la ie = const.

1.2.4. Caracteristica de putere Pem(β)

Pentru generatorul sincron cu poli inecati, puterea electromagnetica in functie de unghiul intern de functionare β este:

(33)

Trasarea caracteristicii se face la regim nominal, pentru: Uf =Uf min. Eo se calculeaza cu relatia 31, iar Xs = Xsn (relatia 25).

Reprezentarea grafica se face pe baza datelor din tabelul de mai jos:

tab.8.

 β [o]

 sin β

 Uf=Uf min

 Pem [W]

 Uf=Uf max

 Pem [W]

Pem


Pemn

0 βmin βmax π/2 π β

fig. 11. Caracteristica de putere Pem(β)

Pentru puterea electromagnetica a GST la regim nominal se determina intervalul de variatie [βmin ; βmax]. Se reaminteste ca Pem la regim nominal s-a calculat initial cu relatia, 3.

Unghiul βmax nu trebuie sa depaseasca 50o (maxim 60o).

1.2. Caracteristica de reglaj ie(If)

Ca si in cazul generatorului de curent continuu, caracteristica de reglaj evidentiaza dependenta ie(If).

Aceasta caracteristica se determina grafic, astfel:

se suprapune caracteristica de putere constanta Uf(If) = Pgnf = const. Peste caracteristicile Uf(If) la nG = const. si diferite valori ale ie (fig.9);

punctele de intersectie determina perechi de valori (ie,If);

cu aceste perechi se traseaza caracteristica ie(If).

1.2.6. Caracteristica redresata Ur(Ir)

Transformarea valorilor Uf si If se face simplu, in conditiile in care redresarea se face cu o punte necomandata:

Ur = 2.338 Uf [V] (34)

Ir = 1.225 If [A] (35)

Cracteristicile Ur (Ir) se vor trasa pentru regimuri partiale (nG diferite, sau ie diferite).

Caracteristica redresata Ur(Ir) este prezentata in figura 12.

Ur


Ir

fig. 12. Caracteristica redresata Ur(Ir).

2. Redresorul trifazat

Redresoarele trifazate utilizate pe locomotivele diesel-electrice sunt de regula necomandate, pentru simplitatea constructiei sistemului de comanda, dar construite numai “in punte”.

fig. 13. Redresorul trifazat necomandat in punte.

Elementele semiconductoare sunt, evident diode. Numarul acestora trebuie dimensionat cu atentie, in functie de parametrii GST si MET.

Calculul de dimensionare al redresorului decurge dupa cum urmeaza:

numarul de elemente redresoare inseriate pe o ramura:

(36)

ku = coefficient de siguranta ; ku = 2…3.5

kdu = coeficientul de declansare in tensiune a diodelor ; kdu = 0.9

Uf max = tensiunea maxuma pe faza [V]

Ui max = tensiunea maxima inversa pe dioda [V]

numarul de ramuri in paralel:

(37)

Ird = curentul de durata al redresorului ; Ird = mp Imn (38)

Din motive de siguranta se va considera: Ird = mp Imn (39)

unde :

Im max = curentul maxim pe un motor electric de tractiune (2000…2500 A);

Ir = current mediu nominal al diodei;

ks = coeficient de sarcina ; ks = 0.8

ki = coeficientul de schema ; ki = 3

numarul de diode pe un brat:

Nb = ns np (40)

numarul total de diode al redresorului:

N =Nb nb (41)

nb = numarul de brate = 6

3. Motoarele electrice de tractiune

Motoarele electrice de tractiune sunt motoare de curent ondulat, asemanatoare ca functionare si constructie cu cele de curent continuu. Conditia impusa insa in exploatare este ca ondulatia curentului sa nu depaseasca 25 %.

Din punct de vedere al constructiei, dimensionarii si caracteristicilor electromecanice, calculul decurge in mod identic cu cel pentru motoarele de curent continuu. Reglarea se face de asemenea in mod identic.

4. Functionarea in comun a generatorului sincron cu motoarele electrice de tractiune

Se determina caracteristicile V(I) pentru mai multe tensiuni de alimentare a motorului electric de tractiune, in mod asemator cu paragraful 4.3.

V


Vn

V3

V2 3 4 . n

V1 Umn

Um2

Um1

0 Immin Immax I

fig.14. Determinarea punctelor (Un, In) pentru trasarea caracteristicii Uf(If,V)

De exemplu, pentru V1, rezulta punctele 1,2,3,4,…,n care determina perechile (In, Un). Cunoscand schema de conexiune a motoarelor, adica ms si mp, rezulta Ur si Ir.

Ur = ms Un

Ir = mp In

Cunoscand Ur si Ir, se pot determina Uf si If :

[V] (42)

[A] (43)

In continuare se procedeaza asemanator cu paragraful 4.3.

Trasarea caracteristicii de tractiune si a caracteristicilor de performanta, precum si calculul angrenajului mecanic si al randamentului locomotivei sunt identice cu cele de la transmisia de curent continuu.



loading...







Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 953
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2020 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site