Розрахунок вхідного фільтра

Неперервність струму у контактній мережі при транзисторному регулюванні навантаження забезпечується Г-подібним фільтром L_фС_ф. Незалежно від стану поривача, струм у контактній мережі має контур для замикання: по ланцюгу тягових двигунів або по ланцюгу фільтруючого конденсатора. У інтервалі 1 - γ , не залежно від того, що тягові двигуни відключені від контактної мережі, відбувається споживання енергії від джерела живлення, яка не витрачається, а накоричується у фільтруючому конденсаторі. У інтервалі періоду γ в ланцюзі тягових двигунів поступає енергія як від джерела живлення, так і від фільтруючого конденсатора. Шляхом підбору параметрів фільтра L_фС_ф максимальні пульсації струму обмежуються на рівні 1-2 % струму І_ср, так в любий момент часу значення струму у контактній мережі незначно відрізняється від середнього І_ср.

Виходячи з балансу потужностей

з врахуванням виразу

можна визначити стан між контактною мережею та ланцюгом тягових двигунів

.

Так як при роботі імпульсного перетворювача коефіцієнт заповнення γ менше одиниці, то струм у контактній м ережі, який споживається, завжди менший струму ланцюга тягових двигунів. Таким чином

Струм у ланцюзі тягових двигунів пульсує, ці пульсації обмежуються умовами нагрівання тягових двигунів і їх комутацією. Впливання пульсацій струму на нагрівання тягових двигунів можна визначити по ефективному струму І_е обмотки якоря тягового двигуна

де S_i - коефіцієнт пульсацій стуму.

При коефіцієнті пульсацій струму S_i менше 0,3 ефективний струм незначно відрізняється від середнього значення (всього на 4%), з цього випливає, що вплив пульсуючого струму на нагрівання двигунів малий. Для обмеження змінних складових Е.Р.С. у комутуючій секції необхідно обмежувати пульсацією струму у колі тягових двигунів, у зоні роботи його з середніми та високими частотами обертання якоря, чому відповідає робота перетворювача.

У процесі імпульсного регулювання напруги при зміні 0 ≤ γ ≤ 1, і частоти f постійна з максимальною пульсацією струму має місце при γ рівне 0,5.

(2.27)

де І_max - значення струму пульсації максимальне, А;

I_min - мінімальне значення струму пульсації, А

(2.28)

де Uc - напруга контактної мережі, В;

І_яср - середнє значення струму двигуна, А;

L_E - індуктивність кола тягових двигунів, Гн;

f- частота, Гц.

Індуктивність реактора, який згладжує, вибирають так, що при γ рівною максимальному значенню коефіцієнт пульсацій струму не перевищує допустимих значень 0,05 - 0,1. Індуктивність кола тягових двигунів

(2.29)

Гн.

.

А.

Параметри вхідного фільтра L_ф та Сф вибирають таким чином, щоб змінна складова тягового струму електропоїзда метрополітену не перевищувала значень, які допускаються умовами надійної роботи приладів СЦБ та зв'язку.

При живленні від фільтра групи тягових двигунів з індивідуальними перетворювачами, які роблять кожний з частотою f та струмом І_яср та змішаним по моменту на 1/р періоду, максимум пульсації напруги на конденсаторі фільтра

(2.30)

де ΔU_max - максимальна пульсація напруги на конденсаторі, В;

С_ф - ємність конденсатора вхідного фільтра, Ф.

(2.31)

B.

Ємність на конденсаторі буде дорівнювати:

(2.32)

Ф.

Коефіцієнт фільтрації вхідного фільтра буде рівнятися відношенню коефіцієнта пульсації перетворювача до коефіцієнта пульсації на вході у контактну мережу S_c

(2.33)

де - частота першої гармоніки, Гц;

- резонансна частота, Гц.

(2.34)

Із отриманого виразу знайдемо індуктивність L_ф:

(2.35)

Гн.

Частота пульсації напруги і струму фільтра

(2.36)

Гц.

Індуктивність реактора фільтра вибирають таким чином, щоб власна частота f₀ фільтра була у 2-3 рази менша частоти f_ф , що дозволяє уникнути явища резонансу.

, (2.38)

Гц.

Гц.

У результаті перевірки можна сказати, що для умов запобігання явищ резонансу у фільтрі, індуктивність реактора фільтра вибрана вірно.