Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Колебательный ток емкости разветвляется в сторону подстан-
цииив сторону электровоза обратно пропорционально сопротивлениям цепей Xi и X2 + Xe. Поскольку всегда X6^X1+ X2, то большая часть колебатель ного тока замыкается через подстанцию.
На рис. 72, и приведены кри вые тока электровоза и подстанции. Последняя является результатом наложения на основной ток тока собственных коле баний Вызванные окончанием коммутации колебания в период одиночного горения зату хают, но могут продолжаться и во время следующего перекры тия с несколько изменившейся частотой Поскольку частота собственных колебаний в общем случае не кратна частоте сети, то окончание коммутации может приходиться на различные по фазе моменты собственных колеоаний, чтов суммарной кривой тока должно вызывать биения.
Таким образом, параллельное включение емкости в принципе может ускопить процесс коммутации на выпрямительных электровозах и повысить коэффициент мощности системы Однако это возможно только при больших величинах емкости, когда емкостные гоки соизмеримы с основными токами нагрузки системы и собствен1 ная частота колеОаний достаточно низка.
Рассмотрим частные случаи включения параллельного емкостного компенсатора.
Если емкость включена на вторичнукЗ обмотку трансформатора подстанции, то при отсутствии электровозов кратность частоты контура трансформатора и емкости будет равна
.= 13/4 \ Xt'
где Xl в данном случае равно индуктивному сопротивлению трансформатора подстанции Xn.
6
Рис. 72
(152)
Выясним каков порядок этой частоты, если емкость выбрана из условия полной компенсации реактивной мощности на шинах подстанции.
Индуктиьное сопротивление трансформатора
у и*и
Лп = '
где Ujc - индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора, / - ток номинальной его нагрузки. Для полной компенсации реактивной мощности осьовьой гармоники на вторичной стороне трансформатора ток емкости должен быть равен
Ic = I sin <р,
откуда
^c ~ siny5f
После подстановки значений Xn и Xc в выражение (152) получим
п = \ / --T--- .
V WjtrSin^
Возможные значения их находятся в пределах 0,10 H-0,14 и sincp = 0,6 H- 0,7, что соответствует cos<p = 0,7 H- 0,8. Тогда
я = 3,0 H- 4,0,
•т. е. собственная частота контура в три и более раз превосходит частоту сети.
При таких условиях применение параллельного емкостного компенсатора, п<•-видимому, возможно и -эффективно, так как при большой мощности компенсатора и соответственно малой величине Xc толчки напряжения в моменты окончания коммутации ограничены
Криме того, ток собственных колебаний іп , по частоте близкий к третьей гармонике и по фазе расположенный так, что после окончания коммутации следует его положительный полупериод (рис. 72, б), улучшает форму кривой тока трансформатора подстанции
Необходимо также проверить, какоьа величина напряжения подстанции при холостом ходе. При нагрузке трансАооматора только на емкостный компенсатор его напряжение повышается
до U0, причем ток Ic = В этом случае
U0 = U+ XnIc = U+YuO,
117
откуда
Uo _ _1_
U і_*й или xc
U0 1
(153)
U 1 - UrSin tp "
При указанных выше значениях их и sin 9 напряжение холостого хода повышается на 7-=- 10%.
С уменьшением емкости эффективность компенсации быстро падает, так как одновременно с уменьшением опережающего тока возрастает частота собственных колебаний и емкость перестает улучшать форму кривой основного тока, лишь увеличивая его эффективное значение и понижая коэффициент мощности.
Индуктивность контактной сети и электровозов создает цепь, параллельную индуктивности трансформатора тяговой подстанции, и образует колебательный контур с двумя параллельными индуктив-ностями, общее индуктивное сопротивление которых при расположении емкостного компенсатора на тяговой подстанции равно
XL= - у j- у-7 у • (154)
An -)- Лет "1" ЛГ
Следовательно, с увеличением нагрузки тяговой подстанции электровозами индуктивность колебательного контура Xl уменьшается, а собственная частота возрастает. Повышение частоты собственных колебаний будет различно в зависимости от количества электровозов, работающих от данной подстанции, и их расположения относительно подстанции. Для средних условий, при номинальной нагрузке подстанций падение напряжения в сети составляет около 10%, a Xcr " Xn. Тот же порядок должно иметь общее индуктивное сопротивление трансформаторов электровозов. Тогда Xl уменьшается в 1,5 раза, а собственная частота системы возрастет всего в 1,2 раза.
Эти соотношения справедливы для периода перекрытия. Во время одиночного горения вентилей индуктивное сопротивление цепей электровозов Хт + А'" возрастает в 6-:-12 раз, а собственная частота колебаний в этом режиме будет меньше отличаться от частоты колебаний контура тяговой подстанции. Отсюда следует, что и повышенное количество электровозов, соответствующее перегрузке тяговой подстанции, не может заметно изменить частоту собственных колебаний системы.
Порядок частоты собственных колебаний существенно не изменяется и при перенесении емкостей на первичную сторону электровозов. Для времени перекрытия одна из цепей контура в этом случае имеет индуктивное сопротивление Xtl + Xct " т. е. ее сопротивление удваивается, а вторая цепь - Хт , т. е. имеет вдвое меньшее сопротивление. Следовательно, порядок частоты не из-118
