Файл: Высшего образования Ростовский государственный университет путей сообщения (фгбоу во ргупс).pdf

5 ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
МНОГОЗОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПАРАМЕТРОВ СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА И
КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ
Принципиальная схема и временная диаграмма токов и напряжений для двухзонного преобразователя приведены на рис. 4.1.
Среднее значение выпрямленного напряжения, при регулировании на m-й зоне регулирования, определяется из выражения: где
− действующее значение напряжения одной секции вторичной обмотки трансформатора;
- текущий параметр в радианах;
− частота напряжения контактной сети;
− номер зоны регулирования;
− угол регулирования.
При работающих секциях вторичной обмотки трансформатора, мгновенное значение тока питающей сети: где
- коэффициент трансформации трансформатора.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
33
МСС 18.03.10 ПП
Действующее значение тока питающей сети на m-й зоне:
Коэффициент мощности на m-й зоне регулирования [5]:
На рис. 4.2 приведены значения коэффициента мощности

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
34
МСС 18.03.10 ПП
четырехзонного выпрямителя, а на рис. 4.3 представлен гармонический состав потребляемого тока.
Действующие значения синусных и косинусных высших

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
35
МСС 18.03.10 ПП
гармонических составляющих тока на m-й зоне:
Для определения качества потребляемой энергии необходимо в процессе регулирования определить активную, реактивную и полную мощность на входе выпрямительной установки.
Полную мощность определяют как произведение действующего значения тока и напряжения на входе выпрямителя:
В относительных единицах:
Активную мощность определяют из выражения:
Реактивную мощность определяют из выражения:

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
37
МСС 18.03.10 ПП
Мощность искажения, которую определяют наличием высших гармонических составляющих кривой потребляемого тока может быть определена следующим образом:
В относительных единицах мощность искажения будет представлена в следующем виде:
На рис. 4.4 представлены графики мощностей. На входе выпрямителя изображены сплошными линиями.
Из хода кривых следует, что при отсутствии коммутации реактивные

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
38
МСС 18.03.10 ПП
мощности на каждой зоне регулирования одинаковы. Активная мощность линейно зависит от величины выпрямленного напряжения. Мощность искажения возрастает с ростом зоны регулирования в зависимости от роста напряжения.
Действующее значение выходного напряжения на m-й зоне регулирования диодно-тиристорного выпрямителя:
Коэффициент формы, являющийся отношением действующего значения выпрямленного напряжения к его среднему значению:
Следует отметить, что все соотношения справедливы для случая отсутствия коммутационного интервала, коммутационных потерь.
При рассмотрении коммутационного интервала, применительно к электромагнитным процессам в диодно-тиристорном выпрямителе, необходимо отметить, что характеристики коэффициента мощности и сдвига снизятся на во всем диапазоне регулирования.
Гармонический состав тока, потребляемого выпрямителем, практически не изменится.
На рис. 4.5 приведены зависимости мощностей на входе двухзонного выпрямителя от напряжения на его выходе.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
39
МСС 18.03.10 ПП
Из рисунка видно, что с увеличением коммутационного интервала растет полная мощность, а, следовательно, и полный ток, потребляемый выпрямителем. То есть увеличивается потребление реактивной мощности, снижается коэффициент мощности, снижается выпрямленное напряжение за счет индуктивных потерь. Таким образом, наблюдается обратное воздействие на питающую сеть при работе электроподвижного состава.
Коммутация и пульсация выпрямленного тока зависят от величины индуктивных сопротивлений первичной цепи и цепи выпрямленного тока.
В общем случае, полную мощность определяют соотношением [5]: где
- соответственно активная, реактивная мощность и мощность искажения.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
40
МСС 18.03.10 ПП
Реактивная мощность обусловлена сдвигом фазы первичного тока относительно напряжения.
Мощность искажения характеризует степень различия в формах кривых тока и напряжения.
При фазовом регулировании напряжения усугубляются недостатки диодно-тиристорного выпрямителя электровозов и электропоездов, связанные с особенностями процесса коммутации тока в вентилях и проявляющихся в повышенном потреблении реактивной мощности и увеличенным содержанием высших гармоник в первичном токе.
Поэтому разрабатываемым преобразователям электроподвижного состава предъявляются три обязательных требования:
1)Наименьший угол сдвига основной гармоники первичного тока относительно напряжения для снижения потребляемой реактивной мощности;
2)Низкое содержание в первичном токе высших гармоник малых порядков во избежание мешающего влияния на рельсовые цепи устройств сигнализации;
3)Низкое содержание в первичном токе высших гармоник во избежание мешающего влияния на линии связи.
Для соблюдения этих требований предлагается следующее решение: использовать емкостную компенсацию реактивной мощности.