Классификация преобразовательных агрегатов тяговых подстанций.

Для преобразования переменного тока в постоянный применяются выпрямители, а постоянного в переменный – инверторы.

ВЫПР не управл.

= упр.

инвертор = завис.

автон.

Структурная схема мощного выпрямительного агрегата содержит 3-фазный трансформатор, вентильный комплект, сглаживающий реактор.

Ud

Id

тр-р вент. компл. сгл. реактор

Рассмотрим простейшую 3-фазную схему выпрямителя – 3-х пульсовая с общим проводом.

А В С

U₂ а в с

I₂

I_a

- U_d +

I_d

Обратное напряжение на закрытом диоде равно линейному напряжению вторичной обмотки трансформатора:

Действующее значение тока вторичной обмотки:

Габаритная мощность трансформатора:

Это получается из-за подмагничивания сердечника постоянным током вторичной обмотки.

Временная диаграмма работы.

U₂

a b c a b c

-b -c -a -b -c -a -b

U₀₁

a b c a

i_2, i_я

U_b

U_{b max}

Впервые 3-фазная схема с общим проводом была сконструирована для ртутного выпрямителя.

Hg

Ртутный выпрямитель можно собрать только по схеме с общим катодом. Ртутный выпрямитель нельзя включать параллельно для увеличения тока нагрузки, потому что весь ток возьмёт на себя тот элемент, у которого быстрее зажжется дуга внутри колбы. Чтобы повысить ток нагрузки выпрямителя и уменьшить габаритную мощность трансформатора за счёт уменьшения подмагничивания в сердечнике была предложена схема «две обратные звезды» с уравнительным реактором.

Зарисуем принципиальную схему, на которой будет видно чередование работающих фаз.

C A B

a₁ b₆ c₂

o₁ ___УР____ o₂

-

c₅ b₃ a₄

+

a₁

b₆ 60º c₂

c₅ b₃

a₄

Параллельное соединение двух обратных звёзд даёт 6-фазную вторичную обмотку.

У равнительный реактор(УР), включенный между и за счет запасаемой в своём сердечнике энергии работает как ИДТ и позволяет при большом токе нагрузке отбирать ток одновременно у 2-х соседних фаз из разных звёзд.

Зарисуем упрощенную схему.

А В С

а₁ в₃ с₅ а₄ в₆ с₂

R_н

+ -

Временная диаграмма работы.

U₂

a₁ b₃ c₅ a₁ b₃ c₅

c₂ a₄ b₆ c₂ a₄ b₆

U₀₁

i_2a a₁ a₁

a₄

i_1Aa

U_k T f=50 Гц

i_k

f=150Гц

i₂

U_b

U_Bmax

Рассмотрим режимы работы выпрямителя.

Режим работы параллельных звёзд.

, при котором начинает циркулировать ток УР.

U₀₁

1,34 U₂

3500 B

1,17 U₂ 3300 B

0 I_d

I_d=I_пр I_dn

Режим условного холостого хода.

Ток в нагрузке равен , т.е. настолько уменьшился, что в сердечнике УР не запаслось достаточно энергии и ток УР не возникает. При этом исключается параллельная работа двух фаз на нагрузку и ток в нагрузку поставляется только из одной фазы вторичной обмотки. Диод в этой фазе открыт не 1/3 T, а только 1/6T, когда самое высокое.

Полный холостой ход.

=0. В этом случае УР работает как вольт-добавка, из-за которой U на выходе выпрямителя увеличивается ещё на 17%. Повышение напряжения на холостом ходу является главным недостатком схемы.