Применение трехфазных трансформаторов, у которых вторичная обмотка соединена треугольником для питания двух плеч нагрузки, на тяговых подстанциях переменного тока приводит к неравномерной загрузке обмоток трансформатора, систем внешнего электроснабжения.
Как показано в лабораторной работе № 4, вторичные токи тягового трансформатора связаны с токами нагрузки следующими соотношениями:
для фазы «а» вторичной обмотки трансформатора, питающей левое плечо,
,
для фазы «с» вторичной обмотки трансформатора, если она питает правое плечо
,
для фазы «в» вторичной обмотки, которая оказывается менее загруженной
.
Токи в первичных обмотках тягового трансформатора выражаются через вторичные токи и коэффициент трансформации трансформатора к:
Токи в линиях внешнего электроснабжения зависят от схемы присоединения первичной обмотки трансформатора к линиям электропередачи, меняющейся на соседних подстанциях из-за симметрирования.
Уровень потребления реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности λ , который для тяговой подстанции переменного тока на стороне первичного напряжения равен
где IA, IB, IC – фазные токи;
UA, UB, UC –фазные напряжения;
PA, PB, PC – активные мощности каждой из фаз.
В реальных условиях установка поперечной компенсации подключается параллельно тяговой сети на стороне отстающей фазы и содержит в своем составе батарею конденсаторов и реактор, включенные между собой последовательно. Это делается для того, чтобы избежать возможного резонанса напряжений по одной из наиболее выявленных высших гармоник в кривой тягового тока. При применяемой на э.п.с. схеме двухпульсового выпрямления такой гармоникой является третья, по которой и подбираются параметры конденсаторной батареи и реактора.
Физический процесс параллельной компенсации заключен в том, что компенсирующая установка дает емкостной ток, который складывается с током нагрузки плеча, на котором подключена компенсирующая установка.
В результате изменяется нагрузка трансформатора, происходит перераспределение токов по обмоткам трансформатора, уменьшается реактивная мощность, потребляемая из внешней сети, повышается коэффициент мощности тяговой подстанции.
Реактивная мощность, потребляемая нагрузкой,
,
где 
– соответственно напряжение, ток и угол
сдвига между током и напряжением того плеча питания, на котором включена
компенсирующая установка (КУ).
При полной компенсации реактивной мощности нагрузки КУ должно иметь мощность, равную ей, то есть
.
Емкость конденсаторов КУ
.
Описание стенда
Работа выполняется на упрощенной модели, имитирующей тяговую подстанцию, тяговую сеть и нагрузку. В нее входят модельный тяговый трансформатор типа НТС – 0,5, контактная сеть, индуктивности и резисторы, создающие тяговую нагрузку левого и правого плеч питания. Для моделирования КУ имеются два комплекта емкостей.
Общая схема с необходимыми для работы измерительными приборами приведена на рис. 7.1.
Два амперметра включены в цепь питающего фидера тяговой подстанции и при отсутствии КУ измеряют токи плеч питания соответственно Iл и Iп, фазометр при этом замеряет угол между током и напряжением плеча питания. Так как нагрузки по плечам питания создаются однотипными элементами, то можно считать φл= φп и измерять угол только на одном плече.
Комплект приборов К–50 позволяет измерить первичные фазные токи, напряжения и мощности.
Третий амперметр включается только при исследовании режимов с КУ.
Вольтметром с щупами замеряются напряжения по плечам питания.
Наибольший допустимый ток нагрузки каждого из плеч не должен превышать 4 А.
Схема стенда для выполнения лабораторной работы
Рис. 7.1
Содержание работы
Работа содержит два этапа. На первом из них исследуется характер работы тяговой подстанции при отсутствии компенсации реактивной мощности. Необходимо снять внешние характеристики плеч питания и выявить по их наклону характеристику отстающего плеча. Выявить как меняется коэффициент мощности тяговой подстанции в зависимости от коэффициента мощности (cosφ) нагрузки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.