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


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)


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)


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)


5/68

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.


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.


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.


8/68

PRIMER NAPAJANJA TROLEJBUSA

Jednosmerni kontaktni vod je kompletno u vazduhuodnosno (+) i (-) pol napajanja se dovode preko trolnog(trole) prikljuka


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!!!!!!!!


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.


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).


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.


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.


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


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).


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


17/68

PROBLEMI SA VUNIM TRANSFORMATOROM USISTEMU NAPAJANJA 16 2/3Hz

U svim ovim sluajevima se koristi transformator T, koji pri niimuestanostima (


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.


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.


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)


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.


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


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.


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)


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


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).


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


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.


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.


30/68

TIPINE VREDNOSTI ZA 1PH VUNE

MOTORE

ENERGETSKI PRETVARAI U


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).


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.


33/68

PRINCIPIJELNA EMA ELEKTRINE

INSTALACIJE DIODNE LOKOMOTIVE

Sve jednofazne lokomotive se napajaju sa kontaktnog voda 25kV/50Hz


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:


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.


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


37/68

AKO IMAMO 25 OTCEPA NA GRADUATORU

VAE SLEDE

E RELACIJE:

PODEAVANJE NAPONA VUNIH


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.


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


40/68

INSTALACIJE TIRISTORIZOVANE

LOKOMOTIVE

UPROENA EMA NAPAJANJA VUNIH


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


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


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:


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


55/68

NAPAJANJA VUNIH MOTORA

KONTROLNI SIGNALI


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:


57/68

SLUAJ-1:

Lmje veliko, pa je struja kroz pobudu ista kao armaturna struja, odnosnopromene pobudne struje su jako male, zanemarive.

SLUAJ-2


58/68

SLUAJ 2

Promena pobudne struje je zanemarljiva, a Lpje veliko, pa srednja vrednost

napona na induktivnosti iznosi:

AUGIJEVA SPREGA


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


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


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


62/68

INSTALACIJA SAVREMENIH ELEKTRINIHLOKOMOTIVA-POGON SA TROFAZNIM ASINHRONIM


63/68

MOTORIMA


64/68

BLOK DIJAGRAMMODERNE AC

ELEKTRINE

LOKOMOTIVE

DEO KOJI

JE OD INTERESA


65/68


66/68


67/68


68/68

Documents

Elektricne Instalacije Na Vucnim Transportnim Vozilima i Zeleznici