Parovoz.COM

Сайт "Паровоз ИС" - российский (и не только) железнодорожный портал.
Текущее время: 28/03/2024 23-22

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 92 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.
Автор Сообщение
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 08/01/2009 11-04 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 03/03/2008 11-39
Сообщения: 509
Откуда: из коллайдера
На форуме неоднократно перечислялись достоинства и недостатки тяги =3 кВ и ~25 кВ. У более преспективной системы переменного тока недостатков нашлось немало, в частности перекос фаз и потери на индуктивное сопротивление. Некоторые участники форума мечтали об энергоснабжении постоянным током напряжением 25 - 30 кВ, но если это когда и случится, то в ОЧЕНЬ отдалённой перспективе.
А что, если не отказываясь от переменки 25 кВ, изменить схему тяговых подстанций. Пусть ток из линий электропередач будет проходить на только трансформатор, но и выпрямитель: нагрузка на фазы энергосетей станет симметричной, а потерь на индуктивное сопротивление практически не будет (как на ТПС постоянного тока). Далее на подстанции должен быть установлен инвертор на тиристорах или IGBT-транзисторах, преобразующий постоянный ток в ОДНОФАЗНЫЙ переменный, который ( при необходимости через однофазный трасформатор, если 25 кВ для инвертора - тяжёлый режим ) подаётся в КС.
Что имеем: перекоса фаз нет, энергосети на индуктивную нагрузку не работают (правда инвертор будет иметь в т.ч. индуктивную нагрузку), блуждающих токов практически нет, нейтральные вставки, на которых гаснет свет в электричках, не нужны, старый подвижной состав может и дальше работать. Правда я не уверен, что при таком питании КС, будет работать продольное энергоснабжение ДПР. Но можно продольное энергоснабжение организовать с помощью обычной трёхфазной линии, как при КС постоянного тока, тем более, что качество энергоснабжения от ДПР низкое, а питаются от ДПР в т.ч. жилые дома с дорогой и "нежной" бытовой техникой. Отказ от ДПР был бы кстати.
Мне могут возразить: отечественная электроника недостаточно надёжна, чтобы запитать КС ~25 кВ через инвертор. Однако, условия работы электроники на подстанции намного легче, чем на локомотиве и практически отсутствуют массо-габаритные ограничения. Для таких условий эксплуатации, мне кажется, наша промышленность вполне могла бы выпускать надёжные инверторы.
Что думают участники форума о питании КС через выпрямитель и инвертор?

_________________
С уважением, Marconi.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 08/01/2009 15-08 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
Когда я был "манынькый и глупый" :D (ну не совсем уж маленький, т.к. был уже слегка знаком с основами электротехники, но о принципах энергоснабжения контактной сети ЖД еще не очень знал) я думал, что переменку 25 кВ вырабатывает на подстанции специальный однофазный генератор, который в свою очередь вращается трехфазным движком подключенным к сети. Потом я конечно узнал, что кроме трансформатора на подстанции больно-то ничего и нету, но мысль про инвертор мне тоже приходила в голову.
Так вот, что я думаю по этому поводу. Идея безусловно здравая, но имеет ряд минусов, из-за которых она будет воплощена в жизнь не раньше, чем высоковольтная постоянка и как минимум не в нашей стране.
1. Жуткое усложнение тяговых подстанций и увеличение стоимости оборудования чуть ли не на два порядка, а может и больше. Ради избавления от перекоса фаз и нейтральных вставок у нас на это не пойдут.
2. Слишком много преобразований энергии (два раза на подстанции и плюс еще на электровозе один или два раза, смотря, какой электровоз), а следовательно снижение общего КПД системы "энергосистема - электровоз."
3. Не факт, что выпрямительно-инверторная система сможет обеспечить симметричную нагрузку на три фазы, т.к. при этом должны выполняться два противоречивых условия: потребление одинакового по величине синусоидального тока ИЗ КАЖДОЙ фазы первичной сети и выдача синусоидального тока, но в ОДНОЙ ФАЗЕ. Понимаете о чем я? входная мощность постоянная, а выходная меняется по синусоиде возведенной в квадрат с частотой 100 Гц. В звене постоянного тока нужен очень мощный накопитель реактивной энергии - дроссель или емкость, но его габариты и вес будут весьма внушительными.
4. От нейтральных вставок избавиться не удастся. Т.к. для этого инверторы должны работать с очень точным совпадением фаз и частот. как обеспечить синхронизацию? Иначе, когда электровоз или электричка замкнет два участка питаемых от разных инверторов получим большой БУХ и пережег контактного провода.
5. Фокус с отечественной элементной базой тоже на мой взгляд не пройдет. Без ШИМ не обойтись, т.к. в КС надо выдавать синусоиду, а не меандр, иначе это будет такой жуткий генератор электромагнитных помех во всем диапазоне частот, что никому мало не покажется.
6. Надежность. чем больше звеньев в цепи, тем больше вероятность ее обрыва. Трансформатор - штука довольно надежная и при правильной эксплуатации почти неубиваемая. А вот устройства силовой электроники еще не факт. как минимум всё придется задублировать, но даже при этом случаи перебоев снабжения участятся. А это недопустимо.
Вот примерно такие мои соображения. Кстати, возможно у буржуев линии 15кВ/16,7Гц запитаны от каких-то преобразователей. Хотя не факт. потому что у них и электростанции такие до сих пор существуют специально ради этого дела, но думаю, не везде.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 08/01/2009 18-59 
Оранжевые штаны

Зарегистрирован: 05/05/2008 15-41
Сообщения: 31
Откуда: Омск
Описываемая вами система является концептуальной и называется "Система тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ со звеном постоянного тока", развивалась в СПбГУПСе и ОмГУПСе, основные трудности вы перечислили правильно. Моя однокурсница делала диплом на эту тему, самая большая проблема - это емкость непомнюкакназываемого конденсатора, если не изменяет память нужно около 750 Фарад!!!
Отечественную элементную базу не стоит недооценивать диоды 45 класса успешно выпускаются, но тем не менее Сименс и Хитачи с IGBT, IGCT и GTO впереди планеты всей.

_________________
C уважением, Илья Пашуков!


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 08/01/2009 20-04 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
Цитата:
Отечественную элементную базу не стоит недооценивать диоды 45 класса успешно выпускаются
Одними диодами не обойтись. Нужны еще управляемые ключи для инвертора. Желательно полностью управляемые. А с этим-то делом у нас как раз туговато.
Вот забубенить туда электромашинный преобразователь нам по силам. Ставим синхронный двигатель и однофазный генератор. Но опять же - гигантская металлоемкость, и наличие движущихся частей не способствует повышению надежности. Так что тоже не вариант.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 09/01/2009 00-13 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 30/12/2008 00-23
Сообщения: 587
мечта это мечта.Реальность вещей такова:не выгодно в подстанции ставить преобразователь,это дорого и не надежно в эксплуатации,придется ставить для него специальную защиту от помех и скачков,а она будет иногда выключаться без нашей надобности.Трансформатор прост и кпд у него 98%.И не надо лишних некаких фаз,зачем еще фазы?.Даже если засунуть преобразователь в подстанцию,всеравно будут в контактной сети всплески и провалы такие,как сейчас.Потому что на линии не всегда работает один локомотив,нечего тут страшного нет.А сейчас на современых электровозах стоят свои преобразователи и у них там ни какого провала по трем фазам нет.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 09/01/2009 14-05 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 19/02/2006 12-37
Сообщения: 467
Откуда: С.-Петербург, Россия
Идея эта технически вполне реализуемая: в этом можно убедиться если ознакомиться с опытом Германии, Австрии, Швейцарии, Швеции и Норвегии. Наиболее эффективной такая система будет при использовании питающего провода высокого напряжения, 94 кВ например. В этом случае можно будет использовать не инвертор с ШИМ, а инверторы с многообмоточными трансформаторами, позволяющими формировать ступенчатую кривую напряжения. Схема более сложная, но зато генерирует меньше помех.
Только вот решение проблем с нейтральными вставками и несимметричной загрузкой фаз можно достигнуть и более дешевыми средствами.
Нейтральные вставки можно оборудовать устройствами автоматического переключения напряжения на вставке: современные вакуумные или элегазовые выключатели легко позволяют реализовать такую систему. На тяговых подстанциях вместо обычных трансформаторов можно установить трансы с эффектом Скотта, обеспечивающие более равномерную загрузку трехфазной системы. В наиболее проблемных точках, где несимметрия достигает недопустимых значений (обычно это тяговые подстанции наиболее удаленные от центров питания: районных подстанций с напряжением 330 - 500 - 750 кВ) можно установить СТАТКОМы (STATCOM - Static synchronous compensator). СТАТКОМ по устройству тот же инвертор, к шинам постоянного напряжения которого подключен конденсатор значительной ёмкости. Он может работать как источником реактивной мощности, так и ее потребителем, способен перераспределять активную нагрузку по фазам и фильтровать гармоники. При этом мощность его, естественно, будет ниже чем мощность преобразователей на подстанциях, соответственно ниже будет и стоимость.
Ну а ДПР давно уже пора просто отправить "на пенсию" :-)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 10/01/2009 20-15 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 03/03/2008 11-39
Сообщения: 509
Откуда: из коллайдера
Elk писал(а):
3. Не факт, что выпрямительно-инверторная система сможет обеспечить симметричную нагрузку на три фазы, т.к. при этом должны выполняться два противоречивых условия: потребление одинакового по величине синусоидального тока ИЗ КАЖДОЙ фазы первичной сети и выдача синусоидального тока, но в ОДНОЙ ФАЗЕ. Понимаете о чем я? входная мощность постоянная, а выходная меняется по синусоиде возведенной в квадрат с частотой 100 Гц. В звене постоянного тока нужен очень мощный накопитель реактивной энергии - дроссель или емкость, но его габариты и вес будут весьма внушительными.

Сейчас конденсаторы вапускаются на весьма большую ёмкость. Например ёмкость ионисторов измеряется не микроФарадами, а Фарадами.
Elk писал(а):
4. От нейтральных вставок избавиться не удастся. Т.к. для этого инверторы должны работать с очень точным совпадением фаз и частот. как обеспечить синхронизацию? Иначе, когда электровоз или электричка замкнет два участка питаемых от разных инверторов получим большой БУХ и пережег контактного провода.

Тут всё зависит от сдвига фаз между двумя участками КС, разделенными воздушным промежутком. Если разность фаз невелика, то "большой БУХ" не должен получиться, подобно тому, как не возникает особых проблем с прохождением воздушных промежутков на КС постоянного тока, хотя напряжения по разные стороны воздушного промежутка несколько различаются. Для синхронизации можно использовать каналы телеуправления энергоснабжением, а в качестве эталонной частоты и фазы принять частоту и одну из фаз в энергосетях того района, где находится наша железнодорожная линия.
Впрочем, по-видимому такая система энергоснабжения окажется действительно очень сложной и дорогой, так что едва ли будет внедрена.

_________________
С уважением, Marconi.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 10/01/2009 21-18 
Голубые штаны

Зарегистрирован: 28/02/2006 00-53
Сообщения: 3128
Marconi писал(а):
Тут всё зависит от сдвига фаз между двумя участками КС, разделенными воздушным промежутком. Если разность фаз невелика, то "большой БУХ" не должен получиться, подобно тому, как не возникает особых проблем с прохождением воздушных промежутков на КС постоянного тока, хотя напряжения по разные стороны воздушного промежутка несколько различаются.

Сравнение с постоянным током здесь непроходит, и дело не в разности напряжений. При попадании пантографом на переменке на промежуток двойного провода по типу КС постоянного тока, в случае несовпадения фаз на противоположных подстанциях, т.е. сдвига фаз, вместо переменного получится вполне приличный постояный ток, а при таком напряжении это смерть переменному электровозу. Ну и потом эталонная частота и фаза - это все интересно, вот только эталоны прийдется внедрять не в пределах "того" района, а в пределах каждой сети переменного тока и в частности, между государствами тоже.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 10/01/2009 21-57 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 19/02/2006 12-37
Сообщения: 467
Откуда: С.-Петербург, Россия
Если мы делаем систему тяги на однофазном токе с преобразователями 3/1 и при этом хотим избавиться от нейтральных вставок, то все подстанции всё равно будут запараллелены через контактную сеть. Соответственно значительные перепады напряжения на воздушных промежутках будут невозможны в принципе.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 10/01/2009 23-21 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
Marconi писал(а):
...не возникает особых проблем с прохождением воздушных промежутков на КС постоянного тока, хотя напряжения по разные стороны воздушного промежутка несколько различаются.
А вы не забывайте про выпрямительные мосты на подстанциях постоянного тока. Мосты параллелить на общую нагрузку можно всегда не задумываясь о последствиях, а инверторы только при очень точном совпадении фаз либо через балластный резистор или дроссель, но это энергетически невыгодно. А в случае с мостами даже при разнице напряжений между двумя участками в полкиловольта ничего не произойдет. Мост с бОльшим напряжением просто запрет диоды другого моста и всё. Тоже самое происходит на автомобиле, когда вы глушите двигатель. Генератор не вращается и напряжение на его обмотках равно нулю. Тем не менее мост не позволяет аккумулятору разрядиться через неработающий генератор.
Цитата:
Сейчас конденсаторы вапускаются на весьма большую ёмкость. Например ёмкость ионисторов измеряется не микроФарадами, а Фарадами.
Да, а напряжение единицами и накрайняк десятками вольт. А нам потребуются десятки КИЛОВОЛЬТ. И вообще, ионистор, по своей сути, это не совсем конденсатор, а что-то среднее между аккумулятором и конденсатором. Поэтому он не приспособлен для работы в буферном режиме когда через него протекает переменный ток весьма большой величины и в широком спектре гармоник.
steamloc писал(а):
При попадании пантографом на переменке на промежуток двойного провода по типу КС постоянного тока, в случае несовпадения фаз на противоположных подстанциях, т.е. сдвига фаз, вместо переменного получится вполне приличный постояный ток, а при таком напряжении это смерть переменному электровозу.
Три раза прочитал, так и не понял откуда там постоянный ток возьмется. Разность между двумя синусоидами одной частоты, но разной фазы - всегда синусоида.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 00-50 
Голубые штаны

Зарегистрирован: 28/02/2006 00-53
Сообщения: 3128
Elk писал(а):
Три раза прочитал, так и не понял откуда там постоянный ток возьмется. Разность между двумя синусоидами одной частоты, но разной фазы - всегда синусоида.

Если питание обоих подстанций не совпадают по частоте или по времени полупериодов, то при попадании пантографа на два провода от обоих подстанций одновременнно, получится вот такой сдвиг:
Изображение
На картинке сдвиг доходит до 90°, но он может быт и на 180° - это чистая случайность попаданий.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 02-44 
Малиновые штаны

Зарегистрирован: 19/09/2007 23-19
Сообщения: 968
Откуда: Москва
Дык на диаграмме показан чистой воды сдвиг фазы тока относительно питающего напряжения при включении индуктивной нагрузки (и, судя по всему, компенсация снижения косинуса фи путём включения соответствующего устройства). Классика, короче, переменного тока. 180 здесь быть ну никак не может - это уже, извините, рекуперация получится :shock: Какое отношение к этому имеет нейтральная вставка?

_________________
"Я знаю только то, что я ничего не знаю, но некоторые не знают и этого" (с)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 04-48 
Голубые штаны

Зарегистрирован: 28/02/2006 00-53
Сообщения: 3128
Более подходящей картинки не было. На подписи не обращайте внимание. Представьте себе, что синяя фаза - одна подстанция, красная - другая. Если полупериод одной фазы отстает в реальном времени на пол секунды, на вставке, при замыкании пантографом двух проводов от двух подстанций, получается пульсирующий постоянный ток.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 19-39 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 30/12/2008 00-23
Сообщения: 587
Скажу прямо: главная техническая задача конструктора это,что-бы установка была п-р-о-с-т-а и надежна!.наши все зделали правильно,это доказало время.Не нужны не какие преобразователи,вы на себе так сильно чувствуете эту разницу,между подстанцией с преобразователем и без нее?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 21-24 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 19/02/2006 12-37
Сообщения: 467
Откуда: С.-Петербург, Россия
konstantin3107 писал(а):
Не нужны не какие преобразователи,вы на себе так сильно чувствуете эту разницу,между подстанцией с преобразователем и без нее?
Признаться честно, в некоторых случаях это ощущается :-)


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 22-36 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
steamloc писал(а):
Более подходящей картинки не было. На подписи не обращайте внимание. Представьте себе, что синяя фаза - одна подстанция, красная - другая. Если полупериод одной фазы отстает в реальном времени на пол секунды, на вставке, при замыкании пантографом двух проводов от двух подстанций, получается пульсирующий постоянный ток.

ДА КАКИМ ОБРАЗОМ?!?!?!?!?!?!?!?
Разность между двумя синусоидами одинаковой частоты, но произвольной фазы и амплитуды - ВСЕГДА БЫЛА, ЕСТЬ И БУДЕТ синусоида той же частоты! Итоговая амплитуда будет зависеть от амплитуды и разности фаз исходных сигналов. Разница между двумя графиками на рисунке - тоже синусоида, и ее амплитуда тем больше, чем больше фазовый сдвиг.
И вообще, такая ситуация вообще-то не страшна для самого электровоза, как страшна для контактной сети. представьте себе если получится так, что две подстанции работают в противофазе, то напряжение между ними будет 50 кВ. А при их замыкании пантографом, ток ограничится только внутренним сопротивлением выходных инверторов, и сопротивлением проводов КС до места замыкания. Сопротивлением пантографа, я думаю, можно пренебречь. Равно как и поисками его остатков после подобного инцедента :D


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 23-05 
Голубые штаны

Зарегистрирован: 28/02/2006 00-53
Сообщения: 3128
Мне в свое время, по-моему, было объяснено так и я никогда не задавался вопросом, почему не иначе. Но вообще, вопрос вдруг возник, нужны ли нейтральные вставки на переменке?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 11/01/2009 23-19 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
Вставки-то нужны по-любому. Без них питание контактной сети невозможно. Другое дело, что можно избавиться от некотрых неудобств, которые с ними связаны. Например, так, как это предлагал М. Иванов:
Цитата:
Нейтральные вставки можно оборудовать устройствами автоматического переключения напряжения на вставке: современные вакуумные или элегазовые выключатели легко позволяют реализовать такую систему.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 12/01/2009 00-05 
Жёлтые штаны

Зарегистрирован: 30/12/2008 00-23
Сообщения: 587
Elk писал(а):
steamloc писал(а):
Более подходящей картинки не было. На подписи не обращайте внимание. Представьте себе, что синяя фаза - одна подстанция, красная - другая. Если полупериод одной фазы отстает в реальном времени на пол секунды, на вставке, при замыкании пантографом двух проводов от двух подстанций, получается пульсирующий постоянный ток.

ДА КАКИМ ОБРАЗОМ?!?!?!?!?!?!?!?
Разность между двумя синусоидами одинаковой частоты, но произвольной фазы и амплитуды - ВСЕГДА БЫЛА, ЕСТЬ И БУДЕТ синусоида той же частоты! Итоговая амплитуда будет зависеть от амплитуды и разности фаз исходных сигналов. Разница между двумя графиками на рисунке - тоже синусоида, и ее амплитуда тем больше, чем больше фазовый сдвиг.
И вообще, такая ситуация вообще-то не страшна для самого электровоза, как страшна для контактной сети. представьте себе если получится так, что две подстанции работают в противофазе, то напряжение между ними будет 50 кВ. А при их замыкании пантографом, ток ограничится только внутренним сопротивлением выходных инверторов, и сопротивлением проводов КС до места замыкания. Сопротивлением пантографа, я думаю, можно пренебречь. Равно как и поисками его остатков после подобного инцедента :D

На графике были нарисованы две синусойды,это два разных тока с точки зрения электротехники,даже если эти токи одинаковы по частоте и напряжению!.Да при соединении поралельно итих синусойд через нагрузку ,получается работа тока;а без нее короткое замыкание.Не пудрите мозги людям. :lol: Всегда была ,есть и будет/,синусойда той же частоты! :lol: -не всегда.В том случае,если магнитное поле генератора и т.д который наводит э. д .с на эти проводники . А что если (источники )синусойды не зависимые друг от друга?.Как может зависить итоговая амплитуда от разности фаз ?-это что-то новое?.И пульсирующий постояный ток как написано между фазами тоже не будет;и тем более амплитуда от фазового сдвига больше или меньше не станет.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Непрочитанное сообщениеДобавлено: 12/01/2009 23-18 
Сиреневые штаны

Зарегистрирован: 01/07/2008 11-36
Сообщения: 311
Откуда: РМ
konstantin3107 писал(а):
Не пудрите мозги людям. Всегда была ,есть и будет/,синусойда той же частоты! -не всегда.В том случае,если магнитное поле генератора и т.д который наводит э. д .с на эти проводники . А что если (источники )синусойды не зависимые друг от друга?.Как может зависить итоговая амплитуда от разности фаз ?-это что-то новое?.
Вы в корне неправы. Ибо, Разность между двумя синусоидами одинаковой частоты, но произвольной фазы и амплитуды - ВСЕГДА БЫЛА, ЕСТЬ И БУДЕТ синусоида той же частоты!
Как вам будет лучше, чтобы я вам это обосновал: математически, практически или наглядно?


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 92 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 23


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения

Найти:
Перейти:  
TopList Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB