Файл: Мамошин Р.Р. Повышение качества энергии на тяговых подстанциях дорог переменного тока.pdf

Г Л А В А IV

КАЧЕСТВО ЭНЕРГИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОВОЗА

ПРИ НАЛИЧИИ ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

18.Электромагнитные процессы

вцепи преобразовательного электровоза

Исследованиям влияния устройств продольной емкостной ком­ пенсации на показатели качества энергии в питающих и распреде­ лительных сетях энергосистем вообще и в тяговых сетях дорог пе­ ременного тока, в частности, посвящено много работ [13, 14, 45, 51, 52, 67, 104].

В исследованиях канд. техн. наук В. А . Коршунова было уста­ новлено влияние ПЕК на длительность периода коммутации, на естественный коэффициент мощности электровоза и его коэф­ фициент мощности по отношению к источнику питания, на уровень напряжения в тяговой сети и скорость движения электровоза, на степень использования его установленной мощности. Однако коли­ чественные результаты этих исследований [67] основывались на допущении, что ПЕК не влияет на спектр высших гармоник тока (напряжения), а наличие активного сопротивления в цепи учиты­ валось только в качестве дополнительной составляющей потери на­ пряжения. При этих допущениях электровоз становится источником задающих токов по всем гармоникам. Количественные оценки, по­ лучаемые при этих допущениях, неточные, так как расчетная схема в действительности при введении в схему ПЕК превращается из контура R — L B колебательный контур R — L — С с неизбежным изменением всех энергетических характеристик цепи. Обоснован­ ный технико-экономический выбор параметров ПЕК невозможен без получения характеристик электровоза во всем диапазоне его работы, подобным тем, которые получены для естественного режима работы в главе I I , а эти характеристики могут быть получены только

В данной главе, во-первых, учитывается наличие активных со­ противлений в анодной и катодной цепях электровоза и, во-вторых, исследование ведется в общем виде для колебательного контура R — L — С, в который превращается схема питания электровоза при наличии ПЕК.

Вводя ограничения 2 из табл. 2-1 в полученные в главе I I изоб­ ражения токов, э. д. с. и напряжений для обобщенной расчетной модели, получаем изображения, а по ним и оригиналы токов в цепи

91

в режимах проводимости и коммутации аналогично тому, как это

получим систему шести трансцендентных уравнений с семью неиз­ вестными, которая становится определенной, если оценивать, так­ же как в главе I I , корни системы для последовательных значений £д, q, к в IV режиме. Массив корней этой системы определим так же, как в главе I I , методом скорейшего спуска. Последовательность расчета остается той же, что и выше, поэтому вычисления элементов матрицы Якоби, транспонированной матрицы Якоби и множителя \і здесь не приводятся.

оценки основных показателей качества энергии преобразователь­ ного электровоза при наличии ПЕК. Среднее значение выпрямлен­ ного тока, действующее значение первичного тока, мощность, по­ требляемая электровозом, мощности на стороне выпрямленного тока и реализуемая электровозом определяются формулами (2-47), (2-53), (2-54), (2-55), (2-56) соответственно.

Относительное действующее значение п-й гармонической сос­

92

где

Значение п-й гармонической составляющей первичного тока, отне­ сенное к первичному току,

*

(4-4)

/ пэ

Коэффициент мощности электровоза по отношению к источнику питания

Напряжения за емкостью в период проводимости и*т (Ѳ) и коммута­

в периоде проводимости определяется формулой (2-49), а для перио­ да коммутации — формулой (2-51).

Практический интерес представляют значения действующего напряжения за емкостью, а также действующие значения высших гармоник напряжения.

Действующее значение напряжения за емкостью при шунтирован­ ной емкости ПЕК определяется формулой (2-52). Эффективное зна­ чение п-й гармоники напряжения за емкостью ПЕК

93

Одновременно с полученными выше выражениями, характери­ зующими основные показатели качества энергии за ПЕК, большой интерес представляют показатели качества в сети, включенной до ПЕК, ибо они характеризуют качество однофазной тяговой на­ грузки по отношению к питающей энергосистеме с учетом воздей­ ствия на нее продольной компенсации. Одним из главных показате­ лей является качество напряжения до ПЕК.

Изображения и оригиналы напряжения до емкости в периодах проводимости и*с (Ѳ) и коммутации w*c (Ѳ) также были получены.

Действующее значение напряжения до ПЕК

Коэффициент мощности электровоза в той же точке сети при шунти­ рованной емкости ПЕК

(4-12)

/ п э итэ

Полученные выше выражения основных показателей качества электровоза со статическим преобразователем дают возможность определить эффективность ПЕК как средства повышения качества электрической энергии не только непосредственно на электровозе или по отношению к источнику питания, но и в любой точке сети — до и после емкости ПЕК.

34

19. Основные показатели преобразовательного электровоза

По формулам раздела 18 на БЗСМ-4 были рассчитаны основные показатели работы электровоза. На рис. 4-1—4-6 представлены зависимости углов коммутации (и — о) и зажигания ô от It- Зти

разница между углами коммутации не выходит за пределы 5°эл. даже

чем на 5° эл. При к = 0,2-4-0,4 (см. рис. 4-4, 4-5, 4-6) углы коммута­

10° эл., а угол зажигания — на 13° эл. Однако эти значения соответ­ ствуют £ д = 0,35 и нагрузке электровоза / в » 3 2 0 а (приведено к 27,5 кв) на 33-й позиции, что почти в 1,5 раза превышает часовую нагрузку ВЛ60К .

Период проводимости меняется при этих условиях более скром­

рис. 4-8, влияние ПЕК на э. д. с. электровоза оказывается тем боль­ шим, чем больше к, q и It-

0,165. Для большей наглядности изложенного на рис. 4-7 приве­ дены зависимости прироста з. д. с. Д £ д при наличии ПЕК от It, q, к для к = 0,034-0,10, а на рис. 4-9 для к = 0,2-4-0,4.

На рис. 4-10 приведены зависимости £/*тэ = / Ut, q) для раз­ личных значений к и 5. Как видно из рис. 4-10, при степени ком­ пенсации анодной цепи q = 0,8 к напряжения за емкостью ПЕК при всех значениях S, к и It существенно превышают номинальное. При других значениях S и q Ucra меняется в широких пределах. Учитывая эти очень важные данные, целесообразно рекомендовать следующие ограничения степени компенсации анодной сети:

9S