КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к электрическому оборудованию, а именно к электрооборудованию электроподвижного состава железных дорог однофазно-переменного тока с зонно-фазовым регулированием 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-контура, подключенного ко вторичной обмотке трансформатора для создания емкостной нагрузки и уменьшения угла сдвига фаз между первичным током и напряжением.
Прототипом полезной модели принят компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока (полезная модель РФ №56734), содержащий тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к тяговой сети, а ко вторичным обмоткам трансформатора подключены нагрузка в виде двух выпрямительно-инверторных преобразователей, к выходам которых подключены тяговые двигатели, и через два тиристорных ключа, каждый состоящий из встречно включенных тиристорных плеч, подключены два источника реактивной мощности, каждый состоящий из последовательно соединенной индуктивности и емкости, шунтированной разрядными резисторами, два формирователя импульсов управления тиристорными ключами, соединенные своими выходами с управляющими входами тиристоров, два датчика напряжения, включенные параллельно тиристорным ключам, два датчика тока, каждый из которых включен последовательно с тиристорным ключом, причем датчики напряжения и тока соединены своими выходами с блоком управления, с выходами которого соединены входы формирователей импульсов управления, два механических коммутатора, выполненные в виде двух пар двухполюсных
контакторов; при этом одна пара двухполюсных контактов соединена с выводами одной тяговой обмотки и первым источником реактивной мощности, а другая пара - с выводами другой тяговой обмотки и вторым источником реактивной мощности, выходы блока управления подсоединены к входам двухполюсных контакторов.
Недостатками прототипа являются:
- регулирование реактивной мощности осуществляется с применением механического коммутатора путем изменения напряжения на источниках реактивной мощности с 0,5 до 0,75 напряжения тяговой обмотки;
- низкая надежность работы этого коммутатора, связанная с частыми коммутационными переключениями («залипание» контакторов, необходимость временной задержки при переключениях для исключения короткого замыкания секций тяговых обмоток);
- низкая надежность блока управления, реализующего сложный алгоритм управления механическим коммутатором и тиристорным ключом для регулирования реактивной мощности;
- отсутствие информации о величине потребляемой реактивной мощности в различных режимах работы электровоза, а следовательно информации о реальном коэффициенте мощности.
Задачей предлагаемой полезной модели является устранение этих недостатков, а, следовательно, повышение эффективности работы компенсирующих устройств на электровозах переменного тока.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока, содержащий тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к тяговой сети, а ко вторичным обмоткам трансформатора подключены нагрузка в виде двух выпрямительно-инверторных преобразователей, к выходам которых подключены тяговые двигатели, и через два тиристорных ключа, каждый состоящий из встречно включенных тиристорных плеч, подключены два источника реактивной мощности, каждый состоящий из последовательно
соединенной индуктивности и емкости, шунтированной разрядными резисторами, два формирователя импульсов управления тиристорными ключами, соединенные своими выходами с управляющими входами тиристоров, два датчика напряжения, включенные параллельно тиристорным ключам, два датчика тока, каждый из которых включен последовательно с тиристорным ключом, причем датчики напряжения и тока соединены своими выходами с блоком управления, с выходами которого соединены входы формирователей импульсов управления, в него дополнительно введен счетчик реактивной энергии, подключенный на входе первичной обмотки трансформатора и своим выходом соединенный с блоком управления, а каждый из двух источников имеет разную по величине реактивную мощность.
1
2.
2.
1
факт
Первый источник имеет реактивную мощность Q, второй источник имеет реактивную мощность Q, отличную от первой по величине, причем Q>Q. По команде блока управления, в зависимости от величины потребляемой реактивной мощности Q, получаемой со счетчика, включаются соответствующие тиристорные ключи, обеспечивающие три ступени регулирования реактивной мощности:
факт
1
1
1) при Q<Q включается первый источник реактивной мощности с Q;
факт
1
2
2) при Q>Q включается второй источник реактивной мощности с Q, а первый отключается;
факт
1
1
2
3) при Q>Q включаются оба источника реактивной мощности с Q и c Q;
За счет введения новых признаков достигается положительный эффект, заключающийся в том, что исключается необходимость применения механического коммутатора и схемы его управления и повышается надежность работы блока управления, обеспечивается получение информации о величине потребляемой реактивной мощности.
На фигуре 1 приведен компенсатор реактивной мощности с включенными источниками реактивной мощности на крайние выводы
тяговой обмотки.
На фигуре 2 представлен компенсатор реактивной мощности с включенным одним источником на крайние выводы тяговой обмотки, другой источник подключен к промежуточным выводам тяговой обмотки.
1
2
2.
1
Компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к питающей сети. Вторичные обмотки тягового трансформатора 3 выполнены в виде двух секционированных тяговых обмоток. Нагрузка выполнена в виде двух выпрямительных преобразователей 4, к каждому из которых подключены тяговые двигатели 5. Два источника реактивной мощности 6 и 7, обладающей разной величиной реактивной мощности Q и Q, причем Q>Q, и представляющие собой последовательно соединенную индуктивность 8, 9 и емкость 10, 11, подключены параллельно вторичным тяговым обмоткам 3. При этом, компенсатор реактивной мощности содержит: тиристорные ключи 12, включенные последовательно с источниками 6 и 7, состоящие из двух встречно-параллельно включенных тиристорных плеч; блок управления 17, разрядные резисторы 13, шунтирующие емкость 10 и 11; два датчика тока 14, включенные последовательно с тиристорными ключами 12; два датчика напряжения 15, каждый из которых включен параллельно тиристорным ключам 12; два формирователя импульсов управления тиристорами 16, соединенные своими выходами с управляющими входами тиристорных ключей 12 и входом - с блоком управления 17. Блок управления 17 соединен своими входами со счетчиком реактивной мощности 18, включенным перед сетевой обмоткой 2, выходами датчиков тока 14 и напряжения 15.
Блок управления 17 связан с микропроцессорной системой управления электровозом 19 и получает от нее информацию о величине тока якоря тягового двигателя и зоне регулирования.
Полезная модель позволяет реализовать три ступени регулирования компенсацией реактивной мощности. При этом различие в реактивной
мощности источников, подключенным к разным тяговым обмоткам может достигаться двумя путями. В первом варианте, показанном на фигуре 1, источники реактивной мощности 6 и 7 могут иметь разные параметры емкостей и индуктивностей и подключаться на полное напряжение тяговой обмотки. Во втором варианте, показанном на фигуре 2, при одинаковых параметрах индуктивностей и емкостей источников 6 и 7 различие в их реактивной мощности достигается подключением к разным секциям тяговой обмотки: источник 6 подключен на 0,75 напряжения тяговой обмотки, а источник 7 на полное напряжение тяговой обмотки.
Предложенная полезная модель компенсатора реактивной мощности полностью устраняет недостатки прототипа и повысит эффективность применения компенсаторов реактивной мощности на электровозе.