umm_7218

IFV

VD1

IVD1

IFV

		VD1	VD2
	IF
VD2	IVD1
UFV
IVD2	IVD2
	0	UFV	UF

Рис. 6.1. Вентильное плечо, состоящее:

а– из двух параллельно включенных вентилей,

б– ВАХ в прямом направлении

При комплектовании вентильных плеч диоды подбирают так, чтобы суммарные прямые падения напряжения по параллельным ветвям различались не более чем на 0,25 В. В этом случае неравномерность распределения при номинальном токе не превысит ±10 % среднего значения тока по ветвям.

Основная причина неравномерного деления обратного напряжения между последовательно включенными вентилями состоит в расхождении обратных ветвей их ВАХ. Рассмотрим на рис. 6.2, а вентильное плечо, состоящее из двух последовательно соединенных диодов VD1 и VD2. При приложении к плечу обратного напряжения («–» на анод, «+» на катод) по нему протекает обратный ток IRV, который создает различные падения напряжения на последовательно соединенных диодах VD1 и VD2 –UVD1 и UVD2. Для нахождения этих напряжений рассмотрим обратные ветви их ВАХ. Допустим, что ветви имеют вид, изображенный на рис. 6.2, б. Так как обратный ток диодов одинаков, то, отложив его по оси ординат на рис. 6.2, б, найдем графические падения напряжения на VD1 и VD2. Из рис. 5.2, б следует, что напряжение UVD1 более чем в два раза превышает напряжение UVD2. Если каждый из диодов рассчитан на половину обратного напряжения, прикладываемого к вентильному плечу, то первым произойдет пробой VD1, так как к нему прикладывается большее напряжение. После этого все напряжение вентильного плеча будет приложено к VD2, и он будет пробит [4].

Для выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями применяют различные способы [1]. Если выпрямитель собран на лавинных диодах, то основным способом

51

выравнивания является включение шунтирующих резисторов RШ параллельно каждому ряду параллельно соединенных диодов (рис. 6.3). Для лучшего выравнивания напряжения в динамических (переходных) режимах параллельно резисторам RШ включают активноемкостные цепочки RB-CB.

а

б

IRV

VD1 UVD1

UVD2

VD2

IRV

		UVD1
	UR	UVD2
		0
	VD1	IRV
	VD2
		IR

Рис. 6.2. Вентильное плечо, состоящее:

а– из двух последовательно включенных вентилей,

б– и их ВАХ в обратном направлении

При комплектовании и испытании вентильных плеч добиваются того, чтобы неравномерность распределения обратного напряжения не превышала +10% среднего значения обратного напряжения всех вентилей.

Причинами неравномерного деления прямого тока и обратного напряжения могут быть также нарушения контактов в последовательной цепи, снижение обратного сопротивления или неполный пробой отдельных вентилей, нарушение цепей шунтирующих резисторов и др.

52

6.2. Порядок выполнения работы

6.2.1. Изучение схемы и конструкции В-ТПЕД

При помощи литературы [6] изучить принципиальную схему и конструктивное выполнение выпрямителя В-ТПЕД, фаза которого установлена в лаборатории.

6.2.2. Проверка распределения прямого тока между параллельными ветвями блоков

Собрать схему, приведенную на рис. 6.3, подключив провода нагрузочного трансформатора к зажимам А12 и К12.

При помощи измерительных шунтов RS1 и RS2 и милливольтметров, измерить ток в общем проводе – IОБЩ, который подключен к зажиму К12, а также токи, протекающие в четырех параллельных ветвях фазы выпрямителя — I1…I4. Измерения произвести при четырех значениях IОБЩ.

Параметры измерительных приборов: амперметр рА1 – I = 150 A, U = 75 мB; амперметр рА2 – I = 15 A, U =75 мB;

Результаты замеров свести в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Результаты замеров прямых токов в параллельных ветвях блоков

Номер

IОБЩ

I

,

I

VD2

,

I

VD3

,

I

VD4

,

I MAX ,

I MIN ,

I

CP,

опыта

VD1

%

%

A

A

A

A

А

1

2

3

4

По результатам замеров токов в параллельных ветвях фазы выпря-

мителя найти среднее значение тока: IСР = IVD1 +IVD 2 +IVD 3 +IVD 4

4

Из полученных значений токов ветвей выбрать максимальное IMAX и минимальное IMIN значения и рассчитать отклонения от средней величины:

53

			I	max		= I max −IСР 100%,
						IСР
			I		min	= I min −IСР 100%.
						IСР
	Результаты опытов и расчетов оформить в виде табл. 6.1. Сде-
	лать выводы.
		RB-CB	RB-CB			RB-CB	RB-CB	Блок А12-К12
		RШ	RШ			RШ	RШ
		VD 1	VD 2			VD 3	VD 4	Ш 1
		RB-CB	RB-CB			RB-CB	RB-CB	рА2
	A12	RШ	RШ			RШ	RШ		K12
		VD 5	VD 6			VD 7	VD 8	Ш 2
		RB-CB	RB-CB			RB-CB	RB-CB	Блок А34-К34
		RШ	RШ			RШ	RШ
		VD 9	VD 10			VD 11	VD 12	Ш 3
		RB-CB	RB-CB			RB-CB	RB-CB
	A34	RШ	RШ			RШ	RШ		K34
		VD 13	VD 14			VD 15	VD 16	Ш 4
						W2		рА1	Шобщ
			НТ
						W1			≈220 B

ЛАТР

Рис. 6.3. Схема для проверки распределения прямого тока между параллельными ветвями блоков

54

6.2.3. Проверка распределения обратного напряжения между последовательно соединенными вентилями.

1.Собрать схему, приведенную на рис. 6.4. В данной схеме блок

А12-К12 и блок А34-К34 включены встречно для возможности измерения обратного напряжения сразу на всех вентилях двух блоков.

2.При помощи электростатического вольтметра и специальной изолировочной штанги произвести измерения обратного напряжения на вентилях обоих блоков. Измерения следует производить с особой осторожностью, так как величина испытательного напряжения

UИСП= 380В.
	RB-CB	RB-CB	RB-CB	RB-CB	Блок А12-К12
	RШ	RШ	RШ	RШ
	VD 1	VD 2	VD 3	VD 4	Ш1
	RB-CB	RB-CB	RB-CB	RB-CB
А12	RШ	RШ	RШ	RШ	К12
	VD 5	VD 6	VD 7	VD 8	Ш2
	RB-CB	RB-CB	RB-CB	RB-CB	Блок А34-К34
	RШ	RШ	RШ	RШ
	VD 9	VD 10	VD 11	VD 12	Ш3
	RB-CB	RB-CB	RB-CB	RB-CB
А34	RШ	RШ	RШ	RШ	К34
	VD 13	VD 14	VD 15	VD 16
					Ш4
		pV
			≈380В
Рис. 6.4. Схема проверки распределения обратного напряжения между
	последовательно соединенными вентилями

55

3. Результаты замеров обратных напряжений свести в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Результаты замеров обратных напряжений

Номер опыта UVD1, В UVD2, В UVD3, В UVD4, В UСР, В Umax, ℅ Umin, ℅

1

2

3

4

4. Из полученных значений напряжений ветвей выбрать максимальное Umax, минимальное Umin значения и рассчитать отклонения от средней величины UCP для каждого блока

U max =U max −U CP 100% .

U CP

U min =U min −U CP 100 %.

U CP

Среднее значение обратного напряжения UСР составляет

U	СР	=UVD1 +UVD 2 +UVD 3 +UVD 4 .
			4

6.3. Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Принципиальная схема преобразовательного агрегата В-ТПЕД

суказанием типа и параметров оборудования.

3.Измерительные схемы. Тип и параметры вентилей в блоках.

4.Данные измерений и расчета в табл. 6.1 и 6.2.

5.Анализ результатов испытаний и выводы.

6.Эскиз выпрямителя ВТПЕД-3,15к-3,3 учебной лаборатории.

7.Выводы.

56

Контрольные вопросы

1.Назначение выпрямительного агрегата. Условные, буквенные и численные обозначения выпрямителей.

2.Как выполняется защита выпрямителя от перенапряжений?

3.Как выполняется защита выпрямителя от токов КЗ?

4.Как выполняется защита фазы выпрямителя В-ТПЕД от пробоя вентилей с помощью блока контроля пробоя диодов (БКПД)?

5.Как устроена система охлаждения ВТПЕД?

6.Пояснить конструктивное исполнение блоков БСЕ.

7.Пояснить данные опытов по ВАХ диодов.

8.Методы выравнивания прямых токов между параллельно включенными диодами.

9.Методы выравнивания обратного напряжения между последовательно включенными вентилями.

57

Библиографический список

1. Тяговые подстанции: учеб. для вузов ж.-д. транспорта / Бей Ю. М., Мамошин Р. Р., Пупынин В. Н. и др. – М.: Транспорт, 1986. –

319с.

2.Прохорский А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции: учеб. для техникумов ж.-д. транспорта. – М.: Транспорт, 1983. –

496с.

3.Почаевец В. С. Электрические подстанции: учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта.– М.: УМЦ ЖДТ, 2012.– 512 с.

4.Руководство к лабораторным работам по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции» / Г. С. Кузнецова, А. Н. Штин – Екатеринбург: УрГУПС, 1999. – 44 с.

5.Тяговые и трансформаторные подстанции: методические указания к лабораторным работам / А. Н. Марикин, Ю.В. Плешаков, В. М. Федоров и др.– СПб: Изд-во ПГУПС, 2003. – 35 с.

6.Инвертирование электрической энергии на электрифицированных железных дорогах: учеб. пособие. – Ч. 2. Выпрямительноинверторные преобразователи тяговых подстанций / Ю. П. Неугодников, А. С. Низов, А. Н. Штин – Екатеринбург: УрГУПС, 2002. – 84 с.

7.Белкин Г. С. Новые разработки ВЭИ в области вакуумных дугогасительных камер / Г. С. Белкин // Электротехника. — № 9. – 2001.

8.Проектирование тяговых и трансформаторных подстанций: учебно-методическое пособие / А. Н. Штин, Т. А. Несенюк. — Екатеринбург: Изд-во УрГУПС, 2014. – 88 с.

9.Электрооборудование электрических станций и подстанций/ Рожкова Л. Д., Карнеева Л. К., Чиркова Т. В. – М.: Академия, 2005. – 448 с.

10.Ополева Г. Н. Схемы и подстанции электроснабжения: учеб. пособие. – М.: Форум-Инфра-М, 2006. – 480 с.

58

Учебное пособие

Несенюк Татьяна Анатольевна Неугодников Юрий Павлович

ТЯГОВЫЕ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Методические рекомендации к лабораторным работам по дисциплинам

«Тяговые и трансформаторные подстанции», «Тяговые подстанции»

и «Электрические станции и подстанции» для студентов специальности

«Системы обеспечения движения поездов» и направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника»

Редактор С. В. Пилюгина Верстка Н. А. Журавлевой

Подписано в печать 04.06.15. Формат 60×84/16. Усл. печ. л. 3,5. Тираж 45 экз. Заказ 101.

УрГУПС 620034, Екатеринбург, Колмогорова, 66