Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Коэффициент мощности электровоза может быть повышен в
у
известных пределах увеличением отношения Однако индук-
л.
тивное сопротивление трансформатора, которое определяется относительным расположением его обмоток и изоляционными расстояниями между ними, не может быть существенно уменьшено, а увеличение Xe связано с увеличением габаритных размеров и веса сглаживающего реактора.
Существенно повысить коэффициент мощности электровоза возможно при помощи синхронных компенсаторов или емкостей (конденсаторов), Коэффициент мощности системы может быть повышен установкой синхронных или емкостных компенсаторов на тяговых подстанциях, а также применением продольной емкостной компенсации.
Возможны и другие способы, в частности применение провода, шунтирующего рельсовую цепь по схеме рис. 69. Можно полагать, что такой шунтирующий провод при размещении его вблизи контактного провода может дать некоторый эффект при питании электровозов выпрямительного типа. Дело в том, что повышенное падение напряжения, вызываемое индуктивностью сети, при выпрямитель-
- di ных электровозах является следствием больших величин ^ во время
di
процесса перекрытия по сравнению со значениями - эквивалентного синусоидального тока. Другими словами, сеть оказывает по-
109
вышенное сопротивление высшим гармоникам тока выпрямительного электровоза. еч
Шунтирующий провод с контактным проводом в приведенной схеме образует параллельную цепь с меньшей индуктивностью, чем индуктивность рельсовой цепи с контактным проводом. Поэтому часть суммарного тока высших гармоник будет протекать 'по шунтирующему проводу, встречая меньшее сопротивление.
Контактный провод
Рис. 69
В результате должен получиться эффект уменьшения индуктивного сопротивления сети.
Эта схема может частично компенсировать повышенное [сопротивление сети гармоникам тока, но не улучшает формы тока.
Рассмотрим условия компенсации реактивной мощности системы при параллельном включении емкостных компенсаторов по рис. 70: на тяговой подстанции с первичней стороны 1 или вторичной 2, вдоль контактной сети 3, на электровозе с первичной стороны 4 или вторичной 5.
При включении емкости на первичной стороне тяговой подстанции, если ее питание осуществляется от мощней линии передачи и напряжение не искажается под влиянием несинусоидального тока тяговой нагрузки, в цепи емкости протекает синусоидальный опережающий ток, который улучшает коэффициент мощности системы. Однако высшие гармоники тока при этом не компенсируются и полностью проникают в первичную систему энергоснабжения. Емкостный компенсатор в данном случае не улучшает условий работы тяговой сети и трансформаторов тяговой подстанции.
110
Рис. 71
В остальных вариантах включения емкостных компенсаторов режим работы самой емкости и системы существенно отличается.
Опережающий по фазе ток емкости компенсирует реактивную составляющую первой гармоники тока, что обеспечивает соответствующее повышение коэффициента мощности нагрузки сети и трансформаторов подстанций. Одновременно повышается напряжение в сети. Однако емкость с индуктивностью сети и трансформаторов подстанций и электровозов образует колебательный контур, обладающий определенной частотой собственных колебаний. Каждый полупериод в моменты окончания перекрытия на электровозе скачкообразное увеличение напряжения (рис. 60) возбуждает в этом контуре колебания, причем ток собственных колебаний накладывается на основной несинусоидальный ток, усиливая его искажение.
Процесс возникновения собственных колебаний поясняется эквивалентной схемой, приведенной на рис. 71, а. Здесь Xi и X2 - индуктивные сопротивления трансформатора подстанции, контактной сети и трансформатора электровоза. В зависимости от места включения емкости Xc сопротивление X1 включает или только реактанс подстанции, или еще и часть сопротивления сети. Последняя равна полному сопротивлению участка сети от подстанции до ьэлек-тровоза, если емкость присоединена к токоприемнику. При включении емкости на вторичную обмотку электровозного трансформатора его индуктивное сопротивление также входит в X1, a X2 равно нулю.
Во время коммутации в цепи выпрямленного тока с индуктивным сопротивлением Xb протекает ток ів, а в цепи переменного тока і. Коммутация заканчивается при і = ів.
Емкость оказывает влияние на процесс коммутации. Если напряжение на емкости синусоидально и равно L^b = Uc (рис. 71,6), то
JUc
во время перекрытия вынужденный ток в цепи X2 равен h =
X2
в цепи емкости Ir
iUc
Xc
К = iU
а в цепи тяговой подстанции
Xr - X,
Xc X2
Таким образом, общее сопротивление цени равно
X. Xo
X1
Xc- х"
111
и ток цепи подстанции при напряжении на ее шинах U равен /, + /,-/-Uy у • (138)
У с 2
Xl + Xc-X2
Напряжение на зажимах емкости
ис=1-^inr' (139>
V Y л1 2 Al -J- A2--^-
ток в емкости
= --(140)
2 X
X1+ X2
и ток в цепи трансформатора электровоза
U
V , V Xi X2
Ain-A2--х-
(141)
Скорость нарастания тока в цепи трансформатора электровоза во время перекрытия для этого случая равна
