Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, регулирование на стороне высокого напряжения требует введения в трансформатор дополнительной обмотки. Интересно оценить мощность этой обмотки и ее влияние на типовую мощность трансформатора.
? произвольном положении контакта к часть регулировочной обмотки между сетью и контактом К (рис. 107) нагружена током Ii, а часть между контактом К и "землей" током Ii, причем из условия равновесия н. е., создаваемых этими токами,
w1 i1 = w2i2,
или
(Ut-Ub) I1 = UbI2.
Принимая во внимание, что
I1 +I2 = I в,
получим
1^Ut1b И ''=(1-3/4)7*-
Следовательно, нагрузки в регулировочной обмотке изменяются в зависимости от напряжения нй высоковольтной обмотке или положения контакта к по наклонным прямым от 0 до 1 согласно диаграмме рис. 107. В произвольном положении контакта прямая I1 даст нагрузку витков со стороны сети, а прямая I2 - нагрузку витков со стороны "земли". Расчетной для выбора сечения меди является ломаная линия ABC. Если регулировочную обмотку выполнить с очень большим числом секций, имеющих разное сечение меди, то средней расчетной нагрузкой для них будет
3 3
1в, и мощность обмотки составит Ib Ut, т. е. 75% мощности обмотки в. Тогда коэффициент типовой мощности трансформатора при
2 4- 0 75
мостовой схеме выпрямления возрастет с 1,11 до 1,11 2 '- =1,52, 1S6
или на 37%, а при схеме с нулевым выводом с 1,33 до
1,11
1+1,41+0,75
= 1,75, или на 31%.
R
Vvwww!-It
7M й
Ur
h -Vb-
Рис. 107
Практически регулировочная обмотка выполняется из меди одного сечения и ее мощность равна IbVt- В этом случае типовая мощность трансформатора при мостовой схеме увеличивается на 50%, а при схеме с нулем на 41%.
Обычно трансформаторы с регулированием на стороне высокого напряжения выполняются так, что напряжение на обмотке В не доводится до полного напряжения сети, т. е. оставляется часть обмотки P между сетью и контактом К. Эта часть обмотки P выполняется с усиленной изоляцией и служит защитой от перенапряжений, что, однако, вызывает дополнительное повышение мощности регулировочной обмотки и типовой мощности трансформатора.
Недостатком рассматриваемой системы регулирования является также пониженный к. п. д. электровоза на промежуточных ступенях скорости.
При регулировании на стороне низкого напряжения во время
движения электровоза с пониженной скоростью из цепи выключена часть вторичной обмотки трансформатора, и потери в меди уменьшаются пропорционально вторичному напряжению. Одновременно пропорционально уменьшается ток в первичной обмотке, а потери в ней снижаются пропорционально квадрату напряжения. В рассматриваемой схеме потери в обмотках В и H при движении электровоза на пониженной скорости не уменьшаются, а общие потери в меди трансформатора возрастают за счет потерь в регулировочной обмотке.
Аналогичное явление имеет место и в отношении коэффициента мощности электровоза. При выключении витков вторичной обмотки индуктивность ее и реактивная мощность уменьшаются пропорционально квадрату числа витков или вторичного напряжения, тогда как активная мощность уменьшается только в первой степени. Следовательно, коэффициент мощности электровоза повышается.
Необходимо отметить, что указанное справедливо, если выключение витков вторичной обмотки не изменяет проводимости путей потоков рассеяния трансформатора. В действительности проводимость при выключении витков несколько увеличивается. Однако приведенная индуктивность трансформатора падает настолько, что коэффициент мощности на ступенях пониженного напряжения заметно повышается.
157.
В рассматриваемой схеме индуктивность обмоток В и H остается неизменной, а реактивная мощность даже возрастает за счет рассеяния регулировочной обмотки. Следовательно, коэффициент мощности электровоза при движении с пониженной скоростью падает.
Этот недостаток в сочетании с повышенными потерями является особенно существенным, так как вызывает увеличение тока, потребляемого электровозом при пуске, особенно при трогании поезда с места, минимальная величина которого имеет существенное значение при работе железнодорожного участка в аварийном режиме при выключении одной из тяговых подстанций.
Ценой отмеченных недостатков достигается простота аппаратуры регулирования. Переключение ступеней регулировочной об" мотки осуществляется одним переключателем с плоскими контактами, по которым перемещаются два подвижных контакта. Замыкание и размыкание происходят без тока, так как цепи подвижных 158
контактов поочередно прерываются двумя контакторами с дугога-ш^нисМ, кинематически связанными с каретками подвижных контактов. Короткое замыкание секций регулировочной обмотки предотвращается переходным сопротивлением. Порядок перехода с одной ступени на другую поясняется рис. 108.
При некотором усложнении схемы типовая мощность трансформатора для регулирования на стороне высокого ¦напряжения может быть уменьшена. Например, возможно выполнение схемы по типу рис. 109. где в половине вторичной обмотки трансформатора ВС инду ктируется постоянное, нерегулируемое напряжение, а во второй половине через регулhdobo4H>k> обмотку индуктируется регулируемое напряжение. Здесь аналогично схеме рис. 103 регулирование происходит в два этапа На гервом-в регулируемой по -ловине вторичной обмотки наводится встречьое напряжение, которое переключением ступеней регулировочной обмотки постепенно уменьшается до нуля. Далее половина вторичной обмотки AB реверсируется, и на втором этапе регулирования обрат ным переключением ступеней напряжение повышается до максимального. Нетрудно видеть, что в такой схеме мощность регулировочной обмотки уменьшается вдвое. Одновременно при даниом числе ступеней регулирования в два раза сокращается число выводов регулировочной обмотки и соответственно упрощается переключатель ступеней, потребуется переключатель для реверси рования части вторичной обмотки трансформатора.
