CC BY
5ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОШНОСТИ В ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ _В УСЛОВИЯХ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ
Кохреидзе Гиви Клементьевич
Доктор технических наук,профессор департамента электротехники и электроники Гоузинского технического университета (ГТУ),г.Тбилиси,Грузия.
Бахтадзе Мамука Гивиевич
Доктор энергетики и электроинженерии.
Гзнеральный директор АО "Грузинская железная дорога".
Прангишвили Григол Важаевич
Докторант ГТУ,начальник департамента электроснабжения АО "Грузинская железная дорога".
Тетунашвили Этер Роландиевна
Бакалаврят факультета энергетики и телекоммуникации ГТУ.
POWER FACTOR IMPOVEMENT DURING THE CONDITIONS OF REGENERATIVE BRAKE IN THE TRACTION SUBSTATIONS
Givi Kokhreidze, Doctor of Technikal Sciences,Professor of the Department of Electrical Engineering and Electronics of Georgian Technical Universiti
Mamuka Bakhtadze, Doktor of Energetics and Electrical Engineering,GEO of Georgian Railway LLC
Grigol Prangishvili,Doctoral Candidate of Georgian Technical Universiti,Head of the Department of Electrikal Power
Suppli,Georgian Railway LLC
Eter Tetunashvili, Bachelor of the Faculti of Energetics and Telecommunication,Georgian Technikal University
АННОТАЦИЯ
Целью настоящей работы является разработка вопросов повышения коэффициента мощности в тяговых подстанциях в условиях рекуперативного торможения нагрузки.Предложен применять выпрямитель-но-инверторные агрегаты бесконтактным переключением режимов.Для ограничения циркуляционного тока между постоянно подключенными параллельно работающими выпрямителем и инвертором установлени два реактора в трехфазной мостовой схеме инвертора- в цепи анодной и катодной групп тиристоров. Циркуляционный ток ограничивается индуктивностью реакторов 4,5-10 мГ, а также начальным углом опережения меньше 30 эл.градусом.Выпрямитель работает,как обратный,передавая мощность с выхода инвертора источнику питания,играет роль добовочной активной нагрузки.Эта нагрузка повышает коэффицинту мош-ности,что позволяет понизить выходное напряжение при нагрузке инвертора,когда без обратного выпрямителя коэффициент мошности был бы низок.
ANNOTATION
The aim of the job is to process the issues about the power factor improvement during the conditions of regenerative brake in the traction substations. There is represented compensated conducting-inverting aggregate with the contactless switching regimes.Simultaneously between the inverter and permanently connected conducter in the purpose of decreasing the circulational current,in the anodic and cathodic groups of the invertor,constructed by the three-phased foot-bridged scheme,are installed two reactors with 4,5-10 mH inductance.The initial meaning of the inverters outmarch angle is less,then 30 degree. In these condition the conductor works, like anti-conduktor and fulfils the function of additional active loading. This loading improves the power factor,that decreases the voltage during the inverters unloading process.The power coefficient without anti-conductor would be low.
Ключевые слова:выпрямитель, инвертор,реактор,коэффициент мошности,угол опережения,тяговая подстанция.
В работе предлогаються вопросы повышения коэффициента мощности в тяговых подстанциях в условиях рекуперативного торможения тягового двигатедя постоянного тока с последовательным возбуждением.
В выпрямительно-инверторных агрегатах усовершенствование процессов рекуперативного торможе-ния,улучшение внешней характеристики инвертора ведомью сети,компенсация реактивной мошности и увеличение коэффициента мошности целесообразни с применением обратного управляемого выпрямите-ля[1,2].
При номинальной нагрузке,когда коэффициент мощности высок и лежит в пределах 0,8-0,9, выходное напряжение инвертора не повышено.При уменьшении нагрузки коэффициент мощности панижается.Увели-чение напряжения на инверторной обмотке приведет к отпиранию тиристоров выпрямителя[3]. Небольшое повышение выходного напряжения приводит к значительному возврастанию тока обратного выпрямителя и стабилизируется выходное напряжение. Чтобы обеспечить стабилизацию выходного напряжения во всем диапазоне изменения нагрузки от нуля до номи-
нальной,необходимо так выбрать параметры обратного выпрямителя,чтобы он вступал в действие уже при номинальной нагрузке.
Целесообразным являеться рассмотрение влияния коэффициента мошности [4]:
а) если активная мощность в цепи постоянна,а ее коэффициент мошности понижается, то реактивная мошность в ней увеличивается и одновременно увеличивается полный ток.С увеличеним полного тока будут также увеличиватся потери мошности на нагревание проводов;
б) увеличение тока связано с необходимостью увеличения сечении проводов и кабелей,что удорожает стоймость установки;
в) увеличение полного тока вследствие низкого коэффициента мощности одновременно связанно с увеличением размеров требуемой пусковой аппаратуры и защитных устройств,что значительно усложняет и удорожает установку.Низкий коэффициент мошности препятствует полному использованию установленной мощности силовых установок;
г) с понижением коэффициента мощности,т.е. с повышением реактивного тока,увеличивается падение напряжения,что приводит к затруднениям в регулировании напряжения и поддержании его постоянства на шинах электросистемы.При низком коэффициенте мошности влияние реактивного тока на падение напряжения может стать настолько значительным,что может вызвать нарушение нормальной эксплуатации;
д) понижение коэффициента мощности препятствует также нормальной и экономичной работе электростанции, параллельно работающих на общую электрическую сеть;
е) величина коэффициента мощности,при котором осуществляется эксплуатация генераторов, трансформаторов и электроустановок в целом,оказывает также влияние на их коэффициенте полезного действия (к.п.д.);
з) понижение коэффициента мощности косвенно влияет также на к.п.д. приводных двигателей.
Важно рассмотреть зависимость коэффициента мощности от условий эксплуатации потребителей:
а) каждое предприятие должно заботится о том, чтобы электродвигатели всегда работали с нагрузкой, близкой к полной, и никогда не ниже 3/4 их номинальной мошности;
б) совершенно необходимо, чтобы холостой ход асинхронных двигателей был ограничен и по возможности даже совсем не имел места, так как в подобных случаях коэффициент мощности снижается до 0,3 и даже 0,15 и сеть бесполезно загружается значительной реактивной мощностью;
в) при нагрузках,меньших 1/2 или 1/3 номинальной мощности электродвигателя, рекомендуется переключение статорной обмотки с рабочего положения "треугольник" на положение "звезда ". Этим достигаются значительное повышение коэффициента мощности и более высокий к.п.д. двигателя;
г) с выбором электродвигателей для промышленного предприятия находится и выбор соответствующей мощности трансформаторов. Более крупные тран-
сформаторы являются потребителями значительной реактивной мощности и имеют повышенные потери активной мощности;
д) электродвигатели большой мощности имееют более высокие коэффициент мощности и к.п.д., чем мелкие и совершенно очевидно,что там, где это возмож-но,установливают один крупный электродвигатель вместо многих мелких;
е) стремясь к повышению коэффициента мощности электроустановок, их упращению, снижению капиталовложении и сокращению эксплуатационных расхо-дов,пользоватся асинхронными двигателями с фазным ротором вместо двигателя с короткозамкнутым ротором следует только в крайных случаях там,где это безусловно необходимо;
ж) там,где условия работы это позволяют,необ-ходимо установливать электродвигатели с большей скоростью врашения,так как эти электродвигатели не только более дешевые,но при их изготовлении получается экономия в цветных металлах, листовой стали и пр. Бистроходные электродвигатели имеют более высокий коэффициент мощности и к.п.д.
При постоянном встречно-параллельном включении выпрямительного агрегата с инвертором, выпрямительный агрегат принимает функцию обратного выпрямителя.Он с выхода инвертора отдает мощность источнику питания и исполняет рол допольнительной активной нагрузки.Эта нагрузка повышает на выходе инвертора коэффициента мощности. Без обратного выпрямителя коэффициент мощности инвертора была бы малая величина и соответственно напряжение на выходе инвертора было бы высокое.
При соответствующем управлении выпрямленное напряжение обратного выпрямителя и напряжение на входе инвертора направлены противоположно. В тяговом двигателе,находящий в режиме генерато-ра,соответствующие токи обратного выпрямителя и инвертора направлены противоположно,создается отрицательный вращающий момент. В связи с этим в условиях рекуперативного торможения нагрузки улучшается динамичное торможение,в генераторе проходит уменьшенный суммарный ток и число оборота двигателя автоматический сохраняет стабильного значения. В условиях малой нагрузки генератора рекуперативное торможение происходит благоприятными ре-зультатами[5].
Список литературы:
Автономные инверторы. Под редакцией члена-ко-респондента АН МССР Г.В. Чалого.Издательство "Штиинца ". Кишинев 1974.стр.336.
А.А. Прохорский. Тяговые и трансформаторные подстанции. Москва "Транспорт " 1983.стр.496.
С.Д. Соколов, Ю.М. Бей,Я.Д.Гуральник, О.Г. Чаусов. Полупроводниковые преобразовательные агрегаты тяговых подстанций. Москва " Транспорт " 1979.стр.264.
Л. Мадьяр. Коэффициент мошности COS ф. Гос. энерг. изд-во М.,Л. 1961.стр.376.
Справочник по преобразовательной технике. Под редакцией чл.-кор. АН УССР И.М. Чиженко. Киев " Техника " 1978. Стр.447.
