Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
-
Upload
marija-stojanovic -
Category
Documents
-
view
81 -
download
3
description
Transcript of Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
1/68
ELEKTRINE INSTALACIJE NA TRANSPORTNIM
VUNIM VOZILIMA i ELEZNICI
Predmetni profesor: Dr eljko Despotovi, dipl.el.in
VISOKA KOLA ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTVA STRUKOVNIHSTUDIJA-VIER, BEOGRAD
STUDIJSKI PROGRAM: NOVE ENERGETSKE TEHNOLOGIJE
SPECIALISTIKE STUDIJEPREDMET: SPECIJALNE ELEKTRINE INSTALACIJE
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
2/68
UVOD
Elektrina vuna vozila predstavljaju sisteme sa veoma specifiniminstalacijama
Sam nain njihovog napajanja veih izdvaja u klasu sistemaspecijalnih elektrinih instalacija
Pored instalacije napajanja, specifinosti se ogledaju i u sistemimaklimatizacije, osvetljenja, signalizacije i sl.
Sistemi napajanja kontaktne mree takoe predstavljaju specijalni vid
instalacija Elektro Vune Podstanice kao zasebna elektrina postrojenja !!!
Bie rei o naponskim nivoima koji se imaju na elektrinim instalacijamana vunim transportnim vozilima
Klasine instalacije na transportnim vozlima (diodne i tiristorskelokomotive)
Savremene instalacije na transportnim vozlima (instalacije lokomotiva saasinhronim motorima)
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
3/68
NAPONSKI NIVOI U ELEKTRINOJ VUI
Naponi u elektrinoj vui koji se javljaju nakontaktnim mreama u Evropi su:
-jednosmerni 1.5kV i 3kV;-naizmenini 15kV/162/3Hz i
-25kV/50Hz koji je i najrasprostranjenijisistem napajanja lokomotiva.
Sistem 25kV/50Hz se sastoji iz kontaktne mree i
stabilnih postrojenja koja slue za njihovonapajanje tzv. elektrovune podstanice (EVP)
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
4/68
NAPONSKI NIVOI U JEDNOSMERNIM
SISTEMIMA ELEKTRINE VUE Jednosmerni sistemi visokog napona
1.5kV (3kV) koji se koriste u eleznikomsaobraaju i podzemnom eleznikomsaobraaju (metroi)
Jednosmerni sistemi niskog napona 600V(750V) koji se koriste u gradskom prevozu
(tramvaji i trolejbusi)
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
5/68
JEDNOSMERNI SISTEMI ELEKTRINE
VUE-osnovne karakteristike Kao glavno pogonsko sredstvo se u ovim sistemima
koristi klasini motor jednosmerne struje (MJSS) sa
rednom pobudom Ovi motori imaju relativno velike snage i moraju se
napajati iz izvora koji nije na vunom vozilu
Napajanje se vri iz kontaktne mree sa kojom jeelektrino vozilo spregnuto elektrino ali i mehaniki(elastino) preko specijalnog elektromehanikog ureaja
-pantografa (tramvaji, vozovi), odnosno trolnog prikljuka(trole) koji se koristi kod trolejbusa.
Energija se dovodi iz elektrovunih podstanica (EVP)
koje su smetene du kontaktne mree.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
6/68
TA JE ELEKTROVUNA PODSTANICA
(EVP)?
U EVP se ustvari vri AC/DC konverzija energije i one sa
primarne AC strane napajaju monofaznim ili trofaznimnaizmeninim naponom, dok na sekundarnoj DC stranidaju jednosmerni napon kojim se napaja kontaktnamrea.
Pomou transformatora se taj primarni napon sniava inakon toga ispravlja, pa se onda dovodi na kontaktnivod.
Za ispravljae su se nekada koristile ivini ispravljai(usmerae), a danas se koriste silicijumskipoluprovodniki elementi.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
7/68
PRIMER NAPAJANJA TRAMVAJA I VOZOVA
Napajanje ovog tipa se izvodi kod vozova i podzemnog eleznikog
saobraaja (metroi) pri emu je napon napajanja 1.5-3kVDC, dok je kodtramvaja napon kontaktnog voda 600V(750V) DC.
Kod nas je u tramvajskom saobraaju prihvaen sistem napajanja 600VDC.U oba ova sluaja pozitivan pol napajanja (+) se dovodi preko pantografa,dok je negativni pol (-) vezan za ine koje su uzemljene.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
8/68
PRIMER NAPAJANJA TROLEJBUSA
Jednosmerni kontaktni vod je kompletno u vazduhuodnosno (+) i (-) pol napajanja se dovode preko trolnog(trole) prikljuka
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
9/68
JEDNOFAZNI SISTEMI ELEKTRINE VUE
Ovim sistemom napajanja se napajaju iskljuivo pruge, odnosnoeleznice.
Ovaj sistem napajanja je proistekao zbog velikih problema unapajanju elektrinih vozila velikih snaga reda veliine 1MW i vie.
Tako na primer za snagu od 1 MW i pri naponu kontaktnog voda od1kV, potrebna je struja od oko 1000 A. Stoga se u ovom sluajujavlja problem poprenog preseka i teine ueta od kojeg jenainjen kontaktni vod.
Naime, mehanika vrstoa kontaktnog ueta bi bila ugroenavelikim zagrevanjem usled ovako velikih struja od 1kA, a i rastojanjeelektrovunih podstanica bi moralo da bude krae, zbog velikihpadova napona.
Elektrini parametri kontaktnog ueta (kontaktnog voda), i ako imajumalu podunu vrednost, pri velikim strujama stvaraju znaajneserijske padove napona.
Stoga se pristupilo poveanju napona kontaktnog voda-KONSTRUKTIVNI PROBLEM!!!!!!!!
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
10/68
PROBLEM-POGONSKIH MJSS
Nije bilo mogue napraviti dobre ipouzdane motore za VN kontaktnogvoda. Problem se sastojao u tometo napon izmeu kriki komutatorane sme nikako prei vrednost
kritinog napona proboja vazduhakoji iznosi oko 30kV/cm. Pokuano je rednim vezivanjem dva
motora ime se napon duplira,naprimer na 3 kV.
Ovo reenje nije pouzdano, potousled kvara jednog od motora, moeda strada i drugi motor.
Ovaj napon 3kV se i danas zadraou nekim srednjoevropskim zemljamai razlog za dananje korienje ovognapona je u konzervativnostieleznice: promena infrastrukture jeveoma skupa pa se maksimalnokoriste postojei resursi.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
11/68
ZAHTEVI ZA ELEKTRINIM INSTALACIJAMANA VUNIM VOZILIMA
Snaga od 1 MW je mala za voz od koga se trae ozbiljni zahtevivue.
Poveanje snage je mogue ostvariti poveanjem napona i to jejedini nain jer postoje ogranienja kontaktnog voda u pogledupoveanja struje.
Na kontaktni vod se dovodi naizmenini napon 10-15kV,rastojanje EVP je sada oko je 50km, a snage lokomotiva oko15MW.
U lokomotive se smeta transformator kojim se napon sputa napotrebnu vrednost. Meutim u ovom reenju se postavilo pitanje upotrebljenog
vunog motora. Bilo je nastojanja da se upotrebi trofazniasinhroni motor napajan sa tri ueta.
Ovo reenje nije pogodno zbog toga to je mnogo tri ueta zanapajanje i to je prirodna karakteristika asinhronog motoratvrda pa da bi se vrile promene brzine mora se menjatiuestanost napajanja (to nije bilo nimalo praktino u XIX veku).
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
12/68
JEDNOFAZNI SISTEMI VUE-POGONSKI MOTORI
Pogonski motori u jednofaznimlokomotivama su redni motori
jednosmerne struje ali su oni napajaninaizmeninom strujom.
Oni se jo i nazivaju i kolektorski motori(slini motori ali mnogo manjih snaga sekoriste u ureajima u domainstvu:usisivai i mlinovi za kafu).
Najvei problem koji se kod njih javlja jekomutacija struje.
Tada se stvara usijana plazma - varnica,koju rotor razvlai. Od manje varnice semoe napraviti krupnija varnica tzv.kruna vatra. To moe da dovede doopasnih kratkih spojeva jer ta varnica
predstavlja provodnu sredinu (provodnielektrini luk). Problem komutacije kod kolektorskih
motora ne zavisi od brzine obrtanja, tajproblem postoji i kod veih i kod manjih
brzina.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
13/68
JEDNOFAZNO NAPAJANJE 15kV, 16 2/3Hz
Pokuano je da se u lokomotivama ovog tipa ugradi promenljivi transformator. Tako se ostvarila mogunost regulisanja napona transformacije. Kao promenljivi transformator poeo je da se koristi autotransformator-graduator. Promenom napona napajanja je mogue ostvariti regulaciju brzine vunih
motora.
Problem komutacije je redukovan smanjenjem uestanosti na 50Hz/3 (16 2/3Hz),te je tako poeo da se koristi sistem napajanja 15 kV/16 2/3 Hz.
Ova uestanost je dobijena tako to je u EVP postojao trofazni sinhroni iliasinhroni motor sa p=3 (tri para polova) na koji je bio prikljuen sinhronigenerator sap=1 (jedan par polova)
Ova uestanost 16 2/3Hz je dobijena optimizacijom i nije se ilo na nievrednosti.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
14/68
JEDNOFAZNO NAPAJANJE
68kV/15kV, 16 2/3Hz
Nekada su postojali sistemi kod koji su se EVP napajaledalekovodima 68kV iz elektrane koja je obezbeivalanapon 68kV/16 2/3Hz
elektrana
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
15/68
NAPAJANJE VUNIH MOTORA U SISTEMU 16 2/3Hz
Za prethodno opisani sistemelektrovue napajanje vunih motorase ostvarivalo naponom 500V,uestanosti 16 2/3Hz, koji je dobijaniz vunog transformatora koji se
nalazio na elektrovunom vozilu(lokomotivi)
U ovom sluaju je mogue koristitinaizmenine komutatorne motore alii jednosmerne motore, sa rednompobudom.
Na slici (a)je prikazan sistem gde sekao pogonski motori koriste
jednofazni redni motori (komutatornimotori).
Poboljanje je mogue postii
ukoliko se iza vunog transformatoraupotrebi diodni ispravlja. U tom sluaju je mogue koristiti
niskonaponski (500VDC) rednijednosmerni motor, kao to je
prikazano na slici (b).
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
16/68
NAPAJANJE VUNIH MOTORA U SISTEMU
16 2/3Hz sa PRETVARAIMA UESTANOSTI
U nekim zemljama EVP se napajaju iz
konvencionalne trofazne mree 50Hz, ali u EVP suinstalirani AC/AC pretvarai uestanosti 50Hz/ 162/3Hz
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
17/68
PROBLEMI SA VUNIM TRANSFORMATOROM USISTEMU NAPAJANJA 16 2/3Hz
U svim ovim sluajevima se koristi transformator T, koji pri niimuestanostima (
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
18/68
SISTEM NAPAJANJA 25kV/50Hz
Posle Drugog svetskog rata napravljeni su dovoljno mali ispravljai. Koriste se sistemi sapromenljivim transformatorom (graduatorom) i ispravljaima u lokomotivi. U upotrebi je redni motor jednosmerne struje koji se napaja jednosmernom strujom, to
omoguava da uestanost napajanja moe da bude 50Hz i da se eliminie upodstanicama grupa motor - generator za snienje frekvencije.
Nema problema to se tie komutacije kolektorskog motora. U podstanicama je obian
transformator 110kV/25 kV. Ovaj napon se vodi na lokomotivu u kojoj su smeteni autotransformator (graduator
napona), ispravljai redni motor jednosmerne struje. Ovakav sistem se pojavio prvo u Francuskoj. Ispravljaki spoj moe biti u sprezi punog
mosta (Grecov spoj) ili sa srednjom takom (tzv.push-pullsprega). Nekada su se koristile ivine usmerae a danas se koriste poluprovodnike snane
diode.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
19/68
TROFAZNI ASINHRONI MOTORIU SISTEMU 25kV/50Hz
Sistem elektrovunog napajaja 25kV/50Hz je moderan sistemnapajanja koji usvojen i koji se primenjuje u Francuskoj, Grkoj,zemljama bive Jugosalvije, Rusiji, Ukrajini, Belorusiji, Japanu,....)
Takoe se on primenjuje kod gradnje i elektrifikacije novih pruga. U ovom sistemu su primenjeni redni motori jaednosmerne ali
valovite struje. Prigunica L obezbeuje zahtevanu valovitost strujemotora to je odreeno vunim zahtevima. Pokazuje se takoe da je prihvatljivo i reenje sa trofaznim
asinhronim motorom sa rotorom u kratkom spoju. U ovom sluaju se trofazni napon ispravlja, pa se tako ispravljeni
napon vodi na DC/AC pretvara(invertor) koji dalje napaja trofazniasinhroni motor.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
20/68
Promenljivi parametri pogona su napon-Ui uestanost-finvertora, tako da se njihovom promenom menjaju radnekarakteristike pogonskog motora (podeavanjepogonskog momenta, regulacija broja obrtaja i sl.).
Trofazni sinhroni motor nije ekonomino reenje poto onradi sa konstantnom frekvencijom.
NAPAJANJE TROFAZNOG VUNOG MOTORA
IZ DC/AC PRETVARAA (INVERTORA)
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
21/68
SPECIFINOSTI INSTALACIJA EVPUJEDNOFAZNOM SISTEMU
Svaka EVP napaja jednu sekciju. Sekcije su elektrino izolovane zato tose EVP napajaju sa 110 kV, pa na ovim rastojanjima mogu imati razliitifazni stav.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
22/68
TA SADRI JEDNA ELEKTROVUNA
PODSTANICA JEDNOFAZNOG SISTEMAElektro Vuna Podstanica(EVP)
sadri jedan transformatorkoji na svom primaru ima110kVa na sekundaru se
vezuje za vod i ine
EVP moe sadravati :
a) jedan transformator 10,5 MVAb) dva transformatora 2 x 7,5 MVA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
23/68
DETEKCIJA LOKACIJE VOZA
Povezivanje za kontaktnivod se vri preko ueta,
a sa inama prekobakarne pletenice.
Za napajanje lokomotivakoristi se samo jedna
ina, a druga ina jepodeljena na delove kojisu elektroizolovani, zbogpotrebe da se detektujelokacija voza.
Struja uestanosti 83,3Hzse injektuje u strujnom kolu (petlji), a na kraju petljese detektuje napon koji se potom filtrira.
Ako se na deonici nalazi voz, kolo se zatvara kroz tokove voza.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
24/68
ZAMENSKA EMA KONTAKTNOG VODA
PRIKLJUENOG NA VUNI SISTEM
Lokomotiva u teretnoj eleznici moze imati vueni teret Gv~1000t, moe se kretatibrzinom v ~ 30m/s. Zbir stalnih otpora kretanju je:
Ovo se moe iskoristiti za odreivanje ukupne vune sile. Ovo vai za kretanje po ravnojpruzi.Ako se kree po maksimalnom usponu od 30 od lokomotive bi se traila snaga od oko10MW.Poto je tipino nominalno Pnom= 4MW po lokomotivi, treba prikljuiti dve lokomotive.
Izmeu napajanja i zahteva koje mora da ostvarilokomotiva, mora da postoje energetski pretvara (1) i vuni motor (2).
(1) (2)
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
25/68
VARIJACIJE NAPONA KONTAKTNOG
VODA Treba voditi rauna o
varijacijama ovognapona (Ukv), i oprenaponima pri
ukljuenju i iskljuenjupantografa.
Javljaju se prenaponi
trajanja t~5-50s imogu da dostignuvrednost i do 60kV. Kontakt sa kontaktnim vodom se
ostvaruje pantografom
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
26/68
VUNI MOTORI KOJI SE KORISTE U
LOKOMOTIVI 25kV/50Hz
Redni motor jednosmerne struje nainjen je za rad sa valovitomstrujom. Jo uvek se najee koristi, veoma je pouzdan, obezbeena je
proizvodnja i remont (u industriji).
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
27/68
NAPON NAPAJANJA VUNIH MOTORA
25kV/50Hz
Vremenska zavisnost napona na vunom motoru
Oblik ovog napona nijeprostoperiodian.
On e imati i vieharmonike.
Srednja vrednost napona Uiiznosi :
Dominantna naizmenina komponenta ima uestanost od 100Hz iproporcionalna je mrenom naponu (U100=kUm). Ova komponenta predstavljasmetnju samom vunom pogonuDominantna naizmenina komponenta struje je 100Hz
STRUJA JEDNOFAZNIH REDNIH VUNIH
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
28/68
STRUJA JEDNOFAZNIH REDNIH VUNIH
MOTORA
Vremenski oblik struje motora. Postoji RIPL struje.
Promena struje I:
Impedansa motora na 100Hz:
Talasnost struje:
kree se od 5 do 20%.
Valovitost (RIPL) se ne moe potpuno ukloniti ali se moe
ublaiti rednom prigunicom imese poveava Z100 i utie na dinamiku upravljanja motorajer usporava odziv struje.Poveanje talasnosti od 10% prouzrokuje poveanjeefektivne vrednosti struje za oko 1%.
To znai da talasnost struje malo poveava njenuefektivnu vrednost.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
29/68
MOMENT JEDNOFAZNIH REDNIH
VUNIH MOTORA U sluaju rednog motora kod koga je armaturna struja
jednaka pobudnoj struji imamo naizmeninu komponentu
i u armaturi i u pobudi. Sledi da pobudni fluks takoe ima naizmeninukomponentu to je tetno jer figurie u izrazima zamomenat i elektromotornu silu.
Javljaju se pulsacije momenta i ems to nije dobro. Remeti se ravnotea napona zbog pulsacije ems, pa se
javljaju krune struje. Javljaju se vibracije usled pulsacije momenta. Kod rednog motora momenat je proporcionalan kvadratu
armaturne struje, pa je koeficijent valovitosti momentavei, ali ovo ne smeta jer u odnosu na inercije obrtnihmasa motora i mehanikih delova ovo ima mali uticaj.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
30/68
TIPINE VREDNOSTI ZA 1PH VUNE
MOTORE
ENERGETSKI PRETVARAI U
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
31/68
ENERGETSKI PRETVARAI U
JEDNOFAZNIM VUNIM POGONIMA Kod maina jednosmerne
struje proizvod Pnje
ogranien to je mana(ograniena je maksimalna
brzina za odreenu snagu). Regulacija vune silee biti
nedisipativna, odnosno mora
da postoji energetskipretvara kojim e se menjatisrednja vrednost naponanapajanja.
Transformator moe bitiregulacioni (sa otcepima) pase tako moe podeavatinapon.
Principijelna ema vunog pretvaraa
Prema pretvarau, lokomotive se dele na:1. diodne lokomotive (sa diodnimpretvaraem),2. tiristorske lokomotive (sa tiristorskim
pretvaraem).
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
32/68
ELEKTRINA INSTALACIJA DIODNIH
LOKOMOTIVA Poznato je da je 25kV/50Hz najrasprostranjeniji sistem napajanja
lokomotiva. Napon na prolaznom vodu je kod jednosmernog napajanja identian kao i
na kontaktnom vodu, dakle 1,5kV ili 3kV. Kod naizmeninog napajanja 25kV/50Hz i 15kV/162/3Hz napon se
transformie i na na prolaznom vodu iznosi 1,5kV/50Hz i 1kV/162/3Hz,respektivno.
Postoje lokomotive koje rade na jednosmeran napon. Kod njih je regulacija
vune sile reostatska, disipativna, i elektrina ema odgovara u potpunostiemi sa vunim kolima metroa. Kod nas su zastupljene lokomotive tipa 441. Prva cifra je oznaka primarnog izvora energije:
4 elektrina
6 dizel elektrina7 dizel hidraulina (male snage, manevarke)1 parna vua2 inobus
Druga cifra je broj motora, a trea kazuje kakav je kvalitet izrade i kakva jepouzdanost sklopova.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
33/68
PRINCIPIJELNA EMA ELEKTRINE
INSTALACIJE DIODNE LOKOMOTIVE
Sve jednofazne lokomotive se napajaju sa kontaktnog voda 25kV/50Hz
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
34/68
VUNI TRANSFORMATOR
Kontrola vune sile se regulienedisipativno i to preko graduatorabiranjem otcepa ikao posledica
takve konstrukcije javlja sediskontinualna regulacija vunesile.
Autotransformator (ovde je tograduator) ima 43 otcepa kojim sediskretno regulie napon U.Maksimalan napon na sekundaru
je do 2kV (ogranien je naponomvunih motora).
Struje u graduatoru kodlokomotive 441, koja je snageSnom=4 6MVA, su od 250 do 300A
Graduator je dosta sloen i teak zbog opremeza komutaciju.Transformator25/2 kV/kVje monofazni, velike
snage.On mora da bude konstruisan tako dapodnesevibracije i potrese.
Za diodni ispravljaje kljuna ekvivalentnainduktivnost naizmeninog kola, iji jedan deo
predstavlja induktivnost rasipanja.Reaktansa kontaktnog voda je promenljiva,postoji poduna induktivnost (obino 0,4 /kmnezavisno od naponapreseka provodnika),a promenljiva je i reaktansa graduatora u
zavisnosti od poloaja klizaa.Zavisnost induktivnosti od poloaja klizaadata je na slici:
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
35/68
PRINCIPIJELNA ELEKTRINA EMA
NAPAJANJA JEDOFAZNIH VU
NIH MOTORA
Nas interesuje srednja vrednost napona koji dolazi na motore.
Sekundarni napon se moe ekvivalentirati elektromotornom silom i unutranjomimpedansom, koja je dominantno induktivna (to su svedene reaktanse na sekundar
transformatora svih elemenata do izvora; ukljuene su reaktanse transformatora,graduatora, kontaktne mree od napojne stanice do lokomotive, itd.)
Ako je motorna prigunica beskonano velika onda je struja konstantna, odnosnoimamo strujni ponor, kojim ekvivalentiramo motor sa pobudnim namotajem imotornu prigunicu.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
36/68
TALASNI OBLICI KARAKTERISTINIH
VELI
INA-DIODNI ISPRAVLJA
Srednja vrednost napona namotorima diodne lokomotive:
FAZNO KANJENJE
43 OTCEPA NA GRADUATORU
AKO IMAMO 25 OTCEPA NA GRADUATORU
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
37/68
AKO IMAMO 25 OTCEPA NA GRADUATORU
VAE SLEDE
E RELACIJE:
PODEAVANJE NAPONA VUNIH
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
38/68
PODEAVANJE NAPONA VUNIH
MOTORA NA DIODNOJ LOKOMOTIVI
Napon na motoru se moe podeavati samo skokovito.
Zbog ovog imamo pulsacioni (skokoviti) momenat, odnosno karakter vune sile,to je loa osobina.Loa osobina je jo to ovde nema rekuperativnog koenja (struja ne moemenjati smer niti napon moe da bude negativan).Zato ovde treba specijalna instalcija sa otpornikom za koenje (tada se skroz
odvaja ispravlja od motora).Zbog ovoga se diodne lokomotive primenjuju na ravnim trasama.
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
39/68
TIRISTORSKE LOKOMOTIVE Elektrina ema podsea na emu diodnih lokomotiva u motornom
reimu rada. Uvode se da bi se otklonile mane diodnih lokomotiva, koje nemaju
mogunost rekuperacije pa zato koe otporniki. Kod tiristorskihlokomitiva se srednja vrednost napona na izlazu menja kotinualno.
Koristi se monofazni tiristorski most koji moe biti poluupravljivi ipunoupravljivi.
Pri korienju punoupravljivog mosta moe se izborom ugla paljenja
veeg od 90 na izlazu imati napon manji od nule, priemu je strujauvek vea od nule, ime se obezbeuje vraanje energije nazad umreu.
Ovde, dakle, postoji rekuperativno koenje (tada se prevezuju pobudninamotaji da bi im bila nezavisna pobuda jedino je tada stabilno
koenje rednog motota). I ovde je zadran autotransformator zbog umanjenja prividne ireaktivne snage na nivou kontaktnog voda.
Graduator ima 25 izvoda (otcepa).
PRINCIPIJELNA EMA ELEKTRINE
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
40/68
INSTALACIJE TIRISTORIZOVANE
LOKOMOTIVE
UPROENA EMA NAPAJANJA VUNIH
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
41/68
UPROENA EMA NAPAJANJA VUNIHMOTORA U TIRISTORSKOJ LOKOMOTIVI
Uproena elektrina ema napajanja motora JS u
tiristorskoj lokomotivi (sa poluupravljivim mostom)
Razlika u emi uodnosu na diodni most
je takva da se umestodioda na odgovarajuimmestima koriste tiristori.
Diode provode kada supolarisane, dok jetiristore potrebno jo idodatno pobuditi.
TALASNI OBLICI ZA SLUAJ NAPAJANJAMOTORA IZ POLU UPRAVLJIVOG MOSTA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
42/68
MOTORA IZ POLU-UPRAVLJIVOG MOSTA
Vreme paljenja tiristora je posle/ . Zanemaruju sepadovi napona na tiristorima i diodama jer su ovde naponiu0 oko 1000V ili 1500V.
T1 se pali kad je direktno polarisan i kada se dovedeimpuls na gejt, a to se ini posle vremena/. D2poinje da vodiim je direktno polarisana.
Za vreme na grafiku oznaeno (II), postoji kratak spojizmeu taakaA i B. Izlazni napon je tada nula(odnosno2V zbog padova napona). Preko Le sekratko spaja izvor.Javlja se struja vremenskog oblika 1-cost . Dioda D1se gasi jer njena struja postaje nula u toku komutacije.
Nadalje vode T2 i D2 a mrena struja ije nula dok sene upali T1. T1 poinje da provodi i poinje novakomutacija kada provode T1, T2 i D2.Napon na izlazu je i dalje nula. Za struju vai:
Opet se kratko spaja ulazni napon preko reaktanse Le(ona obara strminu i smanjuje maksimalnu vrednostnapona). Struja se bre menja, skoro linearno, jer jenapon u tom delu malo promenljiv. Kada se dostigne
IM gasi se T2.
IZRAZ ZA SREDNJU VREDNOST IZLAZNOG
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
43/68
IZRAZ ZA SREDNJU VREDNOST IZLAZNOG
NAPONA
Pretpostavlja se da su komutacije trenutne pa sekundarna struja kao daima pravougaoni oblik. Ovu pretpostavku usvajamo radi uproenja.
Prividna snaga pri polasku je mala. Izraz za prividnu snagu je:
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
44/68
IZRAZ ZA AKTIVNU I REAKTIVNU SNAGU
Zanemarujemo gubitke snage na tiristorima, diodama, u toku komutacije, pa je:
AKTIVNA SNAGA
REAKTIVNA SNAGA
Dje snaga distorzije, tj. prividna snaga usled viih harmonika.
PUNOUPRAVLJIVI TIRISTORSKI
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
45/68
PUNOUPRAVLJIVI TIRISTORSKI
ISPRAVLJA
Pri korienju polu-upravljivogmosta nema rekuperacije (P 0), nema rekuperativnogkoenja lokomotive.
Zbog toga se koristi
punoupravljivi tiristorski most.
Okidanje tiristora se vripovorkom impulsa manje irinea ne jednim impulsom, i tozbog:
-smanjenja disipacije natiristorima,
-ako ne uspe jedan,sledei impulse uspetida upali tiristor. Pobuivanje tiristora se vri strujom gejta.
VREMENSKI OBLICI NAPONA I STRUJA KAD SE MOTOR
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
46/68
NAPAJA IZ PUNOUPRAVLJIVOG MOSTA
Ugao paljenja je isti za sve tiristore, okidanje jesimetrino, istovremeno po dijagonalimosta. Ugao paljenja moe maksimalno iznositi150-160.Razlog zbog ega se ne prelazi preko ovihvrednosti je potovanje vremena odmora tiristora,
jer je potrebno vreme (reda s) da se izvrirekombinacija manjinskih nosilaca. Ukoliko se ovo
vreme ne ispotuje doi e do kratkog spoja namotorima lokomotive.Trajanje komutacije zavisi i od rastojanja odpodstanice i stepena graduatora (reaktanse ovihelemenata). Za veliku udaljenost i za graduator nasrednjem poloaju maksimalan ugao paljenja je
120a za bolje uslove moe i do 165.
PERFORMANSE PUNO UPRAVLJIVOG
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
47/68
PERFORMANSE PUNO UPRAVLJIVOG
TIRISTORSKOG ISPRAVLJA
A
Izrazi za aktivnu, reaktivnu i prividnu snagu na
naizmeninoj strani su:
Srednja vrednost ispravljenog napona je:
KARAKTERISTIKE UPRAVLJAKOG KOLA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
48/68
KARAKTERISTIKE UPRAVLJAKOG KOLA
Kritian je reim polaska, tada je najvea struja IM. Sada je velika prividna snaga a kod poluupravljivog je mala. Zbog rekuperativnog koenja stavljamoetiri tiristora. Ako most upravljamo tako da se ponaa kao poluupravljivi u motornom
reimu, na gejt T3 i T4 dovodimo impuls sa=0. Oni se ponaaju kao diode,
izrazi su isti kao i za poluupravljivi most. Regulacija srednje vrednosti napona se vri preko ugla paljenja i promenom
stepena graduatora. Tiristori u emi su ustvari , u praksi redno-paralelne veze grupe tiristora (9 do
12) sa RC lanovima za obuzdavanje prenapona i otpornicima za
uravnoteavanje napona. Dodatna komplikacija je distribucija okidnih impulsa jer je neophodno da svitiristori dobijaju impuls za okidanje u istom trenutku. Moraju se, dakle,istovremeno ukljuivati.
Vrlo esto se koriste tiristori koji se okidaju svetlou, tada je zanemarljivo
kanjenje. Optika vlakna su zamena za gejt. Direktno se osvetljavap oblastzahvaljujui fotoefektu izbijaju se manjinski nosioci - elektroni. Ako se poblasti svih tiristora osvetljavaju iz istog optikog vlakna, obezbeuje seistovremeno paljenje tiristora.
Motorna prigunica je dva do tri puta vea, od one u diodnommostu, jer je100Hz-na komponenta napona vea kod tiristorskog nego god diodnogmosta.
TA JE SA REAKTIVNOM SNAGOM i
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
49/68
TA JE SA REAKTIVNOM SNAGOM i
SREDNJOM VREDNOSTI NAPONA? Reaktivna snaga poluupravljivog mosta ima maksimum za=/2 to je isto kao i za
punoupravljivi most, ali je dvostruko manja nego kod punoupravljivog. Reaktivna snaga je srazmerna uglu paljenja(tj. sin ). Kako god upravljali
lokomotivom, povoljno je odravati~0 u motornom reimu rad, ili~ugeneratorskom reimurada.
Srednja vrednost napona zavisi odi stepena graduatora i, i za poluupravljivi mostiznosi:
Ako uzmemo i+1 stepen umestoi-tog poveae se vrnavrednost napona pa je potrebno
poveatiinai+1 potosrednja vrednost napona morabiti const.
REKUPERATIVNO KOENJE
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
50/68
REKUPERATIVNO KOENJE
Pri rekuperativnom koenju kinetika energija se pretvara uelektrinu energiju. (Za 1000t negde oko 50kWh se vraa nazad umreu.)
Ukoliko nema rekuperacije, sva kinetika energija bi ila nazagrevanje konih papuica i tokova to dovodi do unitavanjaleajeva i konih papuica. (Zbog toga, na stanicama vidimopregledaa kola sa ekiem u ruci koji proverava stanje leajevaudaranjem u tokove voza.)
Lokomotiva vraa energiju u kontaktni vod. U podstanici kod sistema za 25kV/50Hz imamo prenosnu mreu
3x110kV, jednofazni transformator 110/25 kV/kV koji pomouposebnog ueta napaja kontaktni vod.
Kod jednofazne lokomotive nema problema sa receptivnou vesamo sa naponskom stabilnou i reaktivnom snagom. Da bi lokomotiva mogla da koi, elektrini elementi eme se moraju
prevezati.
TIRISTORSKI MOST-uloga u
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
51/68
g
rekuperacijiUproena
elektrina ema
napajanja motora
JS u tiristorskoj
lokomotivi sa puno
upravljuvim mostom
(mogua
rekuperacija)
Tiristorski most nam omoguuje da rekuperativno koimo zato to je Ui~cos i za>/2 na ispravljen napon je negativan. Struja ima isti smer, ali je napon negativan, pa je
protok snage u suprotnom smeru. Za ostvarivanje rekuperacije na motorima potrebno je ukrstitietkice to nam odgovarazato to ukrtanjemetkica elektromotorna sila biva dovedena u balans sa Ui, koji jenegativan.
Pobuda se realizuje kao nezavisna.
Upravljanje tiristorima kod rekuperativnog koenja mora da bude asimetrino:
Vremenski oblici napona i struje kada se motornapaja iz punoupravljivog mosta
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
52/68
napaja iz punoupravljivog mosta
Srednja vrednost izlaznog napona semoe izraunati kao:
Naponsku regulaciju ostvarujemo promenomugla. Meovitom regulacijom(variranjem ugla i korienjem graduatora)
moe se izvriti smanjenje reaktivnesnage tako to se tei da sinbude to manje,odnosno da bude to blie uglu (umotornom reimu tei se dabude blisko nuli).
JEDNAINE NAPONSKOG BALANSA i
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
53/68
JEDNOSMERNE STRUJE
NAPONSKA JEDNAINA:
STRUJA MOTORA:
Maksimalna brzina lokomotive pri kojoj se moe rekuperativno koiti (bezslabljenja polja) zavisi od udaljenosti od podstanice. Ako se nalazimo daleko odpodstanice, vea je induktivnost Le, komutacija due traje pa je potrebno i veevreme odmora tiristora to dovodi do ogranienja ugla paljenja max. Vai i
obrnuto, to smo blie podstanici uslovi su povoljniji.
TIRISTORSKA IMPLEMENTACIJA SLABLJENJA POLJA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
54/68
U INSTACIJAMA JEDNOFAZNIH LOKOMOTIVA
Da bi se postigla brzinavea od nominalne javlja sepotreba za slabljenjem polja,to se u sluaju rednogmotora vri promenomnapona napajanja.
Mogue je i antiranje polja
otpornikom. Loa strana antiranja polja
je skokovita promenamomenta, koja se odraava
na vunu silu, a posledicesu habanje prenosnogmehanizma i neugodna
vonja za putnike.
Upotrebom tiristora u ispravljakimmostovima i kontinualnom promenom uglapaljenjamoe se postii kontinualnapromena napona napajanja.
EMA KONTINUALNOG
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
55/68
NAPAJANJA VUNIH MOTORA
KONTROLNI SIGNALI
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
56/68
KONTROLNI SIGNALI
U toku pozitivne poluperiode vode D1 i T1 (koji provodi sa kanjenjem). Dok
vodi T1 struja pobude motora je manja. To znai da srednja vrednost strujepobude opada sa porastom ugla.
Ukljuivanje tiristora ne prekida struju kroz diodu D1 jer pobudni namotaj imaveliku induktivnost, alie napon na pobudnom namotaju biti jednak nuli.
SLUAJ 1:
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
57/68
SLUAJ-1:
Lmje veliko, pa je struja kroz pobudu ista kao armaturna struja, odnosnopromene pobudne struje su jako male, zanemarive.
SLUAJ-2
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
58/68
SLUAJ 2
Promena pobudne struje je zanemarljiva, a Lpje veliko, pa srednja vrednost
napona na induktivnosti iznosi:
AUGIJEVA SPREGA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
59/68
AUGIJEVA SPREGA
Graduator je teka naprava izahteva esta odravanjaodcepa.
U nemogunosti potpunogeliminisanja graduatora (zbogreaktivne snage), pribegavase raznim reenjima.
Jedno od reenja je Augijevasprega, koja je zasnovana naizvoenju veeg brojasekundara transformatora25/2 kV/kV i prikljuivanjempo jednog tiristorskogmostana svaki od tih sekundara.
KARAKTERISTIKE AUGIJEVE
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
60/68
SPREGE Ova ema samo na prvi pogled troi puno poluprovodnikihkomponenata, jer u ranijim emama sa graduatorom jednomoznakom tiristora ukazivalo se da je na tom mestu vie redno-
paralelnih veza tiristora. Ovde je izbegnut graduator. Rad tiristora je pouzdan na radnim naponima do 1200V. Ako na
sekundaru imamo 2kV tada je maksimalni radni napon 3kV. Prilikom
rada javlaju se prenaponi (50% radnog napona), pa dolazimo donapona od 4,5kV. Uzimanjem u obzir i rezerve od 20 % dolazi se donapona 5 do 6 kV, to iziskuje vezivanje 4 tiristora na red.
Problemi se javljaju i kod velikih strujnih optereenja, pa se ovakve
grane veu paralelno (isprekidane linije na slici).
SAVREMENI SISTEMI INSTALACIJA NA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
61/68
TRANSPORTNIM VOZILIMA POGONI SA ASINHRONIM MOTORIMA REGULACIJA BRZINE I POSTIZANJE VUNIH
KARAKTERISTIKA (PRIORITET) OVO PODRAZUMEVA KORIENJE
ENERGETSKIH PRETVARAA
ZNAAJNA PRIMENA ENERGETSKEELEKTRONIKE U ELEKTRINIMINSTALACIJAMA NA TRANSPORTNIMVOZILIMA
KOMPLEKSNOST I MULTIDISCIPLINARNOSTOVIH INSTALACIJA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
62/68
INSTALACIJA SAVREMENIH ELEKTRINIHLOKOMOTIVA-POGON SA TROFAZNIM ASINHRONIM
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
63/68
MOTORIMA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
64/68
BLOK DIJAGRAMMODERNE AC
ELEKTRINE
LOKOMOTIVE
DEO KOJI
JE OD INTERESA
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
65/68
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
66/68
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
67/68
-
5/24/2018 Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici
68/68