книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

Поскольку форма первичного тока симметрична по отношению к абсцис­ се, то в сети первичного тока возникают лишь нечетные гармоники, номер» KQTopbix подчиняются закону:

Сучетом угла перекрытия у

\sin [(л -

(107—3>

(л - 1)

Высшие гармоники в цепях первичного тока оказывают вредное влияниена работу генераторов и других потребителей, работающих в той же систе­ ме. В обмотках статора генератора гармоники создают дополнительный на­ грев, а вследствие вихревых токов в воздушных зазорах к тому же искажают синусоидальную форму напряжения.

Согласно ПУЭ, если суммарная мощность тяговых подстанций достигает 50% суммарной мощности генераторов, то для снижения гармоник должны, быть приняты меры.

Наиболее действенная мера — это увеличение числа фаз преобразовате­ ля. Но так как такие преобразователи достаточно сложны, то обычно приме­

в звезду, другой половины — в треугольник. Суммарные токи в системе в этом-

других потребителей города, то никаких мер для борьбы с гармониками в этих

условиях обычно не применяют.

/

§ 108. Коэффициент мощности выпрямительных агрегатов

Наличие индуктивных сопротивлений в цепях первичногопитания, в трансформаторе и в анодных цепях способствует тому, что преобразовательные установки работают с отстающим углом сдвига фаз.

Поскольку форма первичного тока в преобразовательных установках несинусоидальна, то общий коэффициент мощности (с учетом гармоник)

где Р 0бщ , 5 0бщ— общие для установки активная и полная мощ­ ности.

Коэффициент мощности для 1-й (основной) гармоники

•мощности 1-й гармоники можно выразить через коэффициент v:

Найдем значения коэффициентов связи. Согласно (108—1) — (108—3)

У__ Р общ ■S'i

Активная мощность 1-й гармоники складывается из актив­ ных потерь холостого хода и нагрузочных потерь трансформа­ тора, потерь в вентилях и в двигателе вентилятора, а также нагрузки в цепях выпрямленного тока. Если коэффициент мощ­

ности определять для различных значений нагрузки, то следует ввести коэффициент нагрузки kn— 0 -г- 1:

Р\ = -Рх.х.т + kl Рном.т + kHId UB+ Рдв + kHId Ud. (108—7)

Реактивная мощность 1-й гармоники складывается из реак­ тивных потерь холостого хода трансформатора и потерь, связан­ ных с углом перекрытия 4 :

Рис. 108-1. Соотношение между углом пере­ крытия и фазным углом сдвига

или

где U\ — линейное напряжение первичной обмотки трансфор­ матора;

7х.х.т — ток холостого хода трансформатора. Реактивные потери, связанные с углом перекрытия 7 ,

Здесь угол т/2 выражает фазный угол сдвига между напря­ жением и током согласно рис. 108-1.

Угол перекрытия определяется по формуле (100-13).

Таким образом, используя данные каталогов на трансформа­ торы и выпрямители и формулы (108-5) —(108-10) и (100-13),. можно построить кривую x= f(é„).

В условиях эксплуатации и проектирования наибольшее зна­ чение имеет средневзвешенный коэффициент мощности за опре­ деленный период работы (сутки, месяц, год). Этот коэффициент

в эксплуатации может быть определен по электросчетчикам -активной и реактивной энергии:

У-^акт | ^реакт

Вусловиях проектирования средневзвешенный коэффициент

мощности может быть определен по формулам (108—5) — (108—9), если в них коэффициент нагрузки kHзаменить средне­ взвешенным коэффициентом нагрузки Æll.Cp. вз •

Расчетный средневзвешенный коэффициент нагрузки может быть определен на основании следующих положений:

недели (см. рис. 4-3).

Если этот график перестро­ ить в график нагрузок по продолжительности, то новый график будет иметь вид, изображенный на рис. 108-2 (кривая dcf). Эта кривая приближается к эллипсу и достаточно хорошо описывает­ ся выражением вида

тде Р макс — средняя нагрузка на шинах подстанции в часы мак­ симума, квт\

t — время, ч\

Т — продолжительность работы подстанции в сутки, ч. Площадь, ограниченная этой кривой, представляет собой переработанную тяговой подстанцией электроэнергию А квт»ч за сутки. Энергия может быть подсчитана графически или анали­

тически интегрированием выражения (108—13).

Например, для приведенного на рис. 108-2 графика нагрузок: трамвайно-тролл.ейбусиой тяговой подстанции при 7"=21 ч пере­ работанная энергия

При одном рабочем агрегате на подстанции вся перерабо­ танная энергия приходится на этот агрегат.

Если по нагрузке в часы максимума на подстанции требуется

Oabcf (см. рис. 108-2), а второй агрегат работает Т2ч и перера­ батывает энергию, характеризуемую площадью adcb, которая; равна половине площади Odct2.

Количество переработанной электроэнергии каждым агрега­ том и продолжительность работы агрегата могут быть опреде­ лены графически или аналитически.

Аналогичным образом определяют количество переработан­ ной агрегатами энергии А, продолжительность Т их работы

ив том случае, если число работающих агрегатов больше двух. Для практических расчетов при определении суточного вре­

мени работы агрегата Т и для расчета расхода электроэнергиикаждым агрегатом можно пользоваться табл. 108-1, где приве­

ден коэффициент В, с помощью которого суточный расход элект­ роэнергии каждым агрегатом находят по формуле

Например, при максимальной мощности Р шкс на шинах подстанции в часы максимума и при двух работающих агрега­ тах количество переработанной ими энергии'будет

А х = 7,8 Рмакс кет • ч; А 2= 8,7 Рмакс квт • ч.

через катушку, поступает через вентиль во внешнюю цепь, а переменные ела* гающне токов двух других катушек проходят через конденсаторы. Трехфазкая уравнительная катушка является как бы индуктивной частью фильтра, разделяющего постоянные и переменные слагающие вентильных токов. Дляустранения потоков вынужденного намагничивания постоянными слагающими токов обмотки трехфазного уравнительного реактора соединены в зигзаг-

При неизменном токе заряда конденсатора ictab) напряжение на его об­ мотках возрастает по линейному закону, пока не достигнет максимального

угол в этом устройстве обеспечивает­ ся за счет периодического перезаряда

конденсаторов, причем прохождение тока и напряжения конденсатора через нуль не совпадают.

Схема звезда— две обратные звезды с разделяющей катушкой с комму­ тирующими конденсаторами приведена на рис. 108-4.

Трехфазный уравнительный реактор, в этой схеме может быть включен как в цепи катодов вентилей, так и в цепи нулевых точек трансформатора.

Схема работает аналогично рассмотренной трехфазной схеме, но для той же генерируемой реактивной мощности требует меньшей мощности конден­ саторов.

При рассмотрении принципа работы трехфазной схемы с коммутирующи­ ми конденсаторами были допущены некоторые упрощения. Не рассматривал­ ся угол перекрытия, вентильные токи принимались прямоугольной формы, не учитывались э. д. с. трехфазного разделяющего реактора. В шестнфазных схемах процесс коммутации значительно усложняется. Особый интерес в ра­ боте выпрямителей с коммутирующими конденсаторами представляют диаг­ рамма обратного напряжения на аноде и внешняя характеристика.

Коммутирующие конденсаторы в схеме питания две обратные звезды с разделяющей катушкой увеличивают обратное максимальное напряжение на вентильном плече примерно на 87%, но начальное значение обратного на­ пряжения за счет конденсаторов быстро спадает до нуля и лишь после этого нарастает до максимального значения.

Мощность вспомогательных аппаратов кремниевых выпрямителей*

* При применении лавинных вентилей защита от перенапряжений и делители напряжении отсутствуют, в этом случае ^вспом = I»50 кет.

На основании выражения (109-8) можно сделать следующие основные выводы:

1) к. п. д. выпрямителя повышается с повышением выпрям­ ленного напряжения;

2)при коэффициенте нагрузки /г„= 0 четвертый член в зна­ менателе будет равен с о и к. п. д. выпрямителя будет равен нулю;

3)с увеличением коэффициента нагрузки третий член в зна­ менателе увеличивается, а четвертый уменьшается, поэтому наибольший к. п. д. выпрямителя получается в пределах от 2/з до 3/4 номинальной нагрузки.

Коэффициент полезного действия трансформатора

costp — коэффициент мощности агрегата при данной на­ грузке.

Потери холостого хода и короткого замыкания трансформа­ тора обычно приводятся в каталогах завода.