КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к электрическому оборудованию, а именно к электрооборудованию электроподвижного состава железных дорог однофазного переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения на тяговых двигателях и предназначена для повышения коэффициента мощности электровозов и электропоездов.
Применение компенсаторов реактивной мощности на электроподвижном составе является одним из способов повышения коэффициента мощности с помощью LC-контуров, расположенных на подвижном составе. Для создания емкостной нагрузки и уменьшения угла сдвига фаз между током и напряжением на первичной обмотке тягового трансформатора используют источники реактивной мощности, выполненные в виде последовательно соединенных конденсатора и дросселя и подключенные к вторичной обмотке тягового трансформатора параллельно нагрузке.
В качестве прототипа полезной модели целесообразно принять устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее тяговый трансформатор, нагрузку, выполненную в виде выпрямительного преобразователя электровоза с подключенным к нему тяговым двигателем, два источника реактивной мощности, каждый из которых образован последовательно соединенными индуктивностью и емкостью, шунтированной разрядным резистором, датчик режима сети, включающий в себя датчик напряжения и датчик тока, блок управления и коммутатор [1]. Также прототип полезной модели содержит два тиристорных ключа, каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных тиристоров. Тиристорные ключи подключают источники реактивной мощности к вторичной обмотке трансформатора через коммутатор и снижают потребление реактивной мощности из контактной сети.
Недостатками прототипа являются:
- высокая повреждаемость тиристорных ключей из-за чрезмерных сверхтоков при включении тиристоров;
- снижение надежности электровоза при возникновении отказов электрического оборудования компенсатора реактивной мощности.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение этих недостатков, а именно повышение надежности компенсатора реактивной мощности и электровоза в целом.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является полная компенсация реактивной мощности в различных режимах работы электроподвижного состава при любой (синусоидальной и несинусоидальной) форме питающего напряжения и тока.
Указанный технический результат достигается тем, что компенсатор реактивной мощности, регулируемый для электроподвижного состава, содержащий тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, нагрузку, выполненную в виде выпрямительного преобразователя электровоза с подключенным к нему тяговым двигателем и соединенного своими входами с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора, источники реактивной мощности, каждый из которых образован последовательно соединенными индуктивностью и емкостью, шунтированной разрядным резистором, датчик режима сети, включающий в себя датчик напряжения и датчик тока, блок управления и коммутатор, соединенный своими выходами с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора, а входами - одним с выходом блока управления и другими - с указанными источниками реактивной мощности, при этом выходы датчика режима сети соединены с соответствующими входами блока управления, дополнительно, по числу источников реактивной мощности, содержит блоки подключения, каждый из которых выполнен в виде однополюсного контактора, шунтированного зарядным резистором, и соединен одним выводом с источником реактивной мощности, вторым - с соответствующим входом коммутатора, а управляющим входом подключен к соответствующему выходу блока управления.
При этом компенсатор реактивной мощности для электроподвижного состава содержит, по меньшей мере, два источника реактивной мощности.
На чертеже представлена схема компенсатора реактивной мощности, регулируемого для электроподвижного состава. Компенсатор реактивной мощности, регулируемый для электроподвижного состава, содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, нагрузку 2, выполненную в виде выпрямительного преобразователя 3 с подключенным к нему тяговым двигателем 4 и соединенного своими входами с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора. Два источника реактивной мощности 5 и 6. Датчик режима сети 7, включающий в себя датчик напряжения 8 и датчик тока 9, соединенные с входами блока управления 10. Коммутатор 11, соединенный своими выходами с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора 1, а входами - одним с выходом блока управления 10 и другими - с указанными источниками реактивной мощности 4 и 5. Дополнительные блоки подключения 12 и 13 по числу источников реактивной мощности, каждый из которых выполнен в виде однополюсного контактора, шунтированного зарядным резистором, соединены одним выводом с соответствующим источником реактивной мощности и вторым - с соответствующим входом коммутатора 11. Управляющими входами блоки подключения 12 и 13 соединены с соответствующими выходами блока управления 10. Источники реактивной мощности образованы: 5 последовательно соединенными индуктивностью 14 и емкостью 15 и 6 - последовательно соединенными индуктивностью 16 и емкостью 17. Емкости 15 и 17 шунтированы разрядными резисторами 18 и 19 соответственно.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
При питании нагрузки 2 от трансформатора 1 напряжение и ток его первичной обмотки имеют несинусоидальную форму, а ток смещен по фазе от напряжения в сторону отставания, что обусловлено индуктивным характером нагрузки. Эти ток и напряжения измеряются датчиками 9 и 8 и подаются на блок управления 10, в котором определяется величина реактивной мощности и формируется сигнал на переключение коммутатора 11 и подключение соответствующего, например, источника реактивной мощности 5 к выбранной вторичной обмотке трансформатора 1. После подключения источника реактивной мощности 5 к вторичной обмотке трансформатора 1 однополюсный контактор шунтирует зарядный резистор, что снижает потери мощности в компенсаторе реактивной мощности. Блоки подключения 12 и 13 осуществляют переключения источников реактивной мощности 5 и 6 соответственно, исключающие повреждение элементов компенсатора в эксплуатации, и повышают надежность компенсатора реактивной мощности и электровоза в целом. Введение блоков подключения 12 и 13 в предложенной полезной модели позволяет снизить величину тока при подключении соответствующего источника реактивной мощности 5 и 6 к вторичной обмотке трансформатора благодаря зарядным резисторам.
Наличие источников реактивной мощности 5 и 6, коммутатора 11 и блоков подключения 12 и 13 позволяет регулировать величину источников реактивной мощности 5 и 6 и максимально компенсировать реактивную мощность нагрузки в различных режимах работы как с синусоидальной, так и с искаженной формой сетевого напряжения и тока.
Источники информации 1. Патент на изобретение № 2256994 Устройство для компенсации реактивной мощности. Авторы: A.M. Кривной, В.В. Литовченко, М.Д. Рабинович, В.В. Ярец - Опубл. в БИ №20. 20.07.2005 г., кл. H02J 3/18, (2000.01).