RU2057655C1 - Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока - Google Patents
Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057655C1 RU2057655C1 SU5054994/11A SU5054994A RU2057655C1 RU 2057655 C1 RU2057655 C1 RU 2057655C1 SU 5054994/11 A SU5054994/11 A SU 5054994/11A SU 5054994 A SU5054994 A SU 5054994A RU 2057655 C1 RU2057655 C1 RU 2057655C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- circuit
- current
- voltage
- traction
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Использование: в тяговых сетях переменного тока промышленного электрифицированного транспорта. Сущность изобретения: устройство содержит трансформатор 1, конденсаторную батарею 2, индуктивный реактор 3, два ключевых элемента 4 и 5. Трансформатор имеет первичную 6 и вторичную 7 обмотки. Вольтодобавочное устройство имеет последовательный LC-контур, образованный конденсаторной батареей и индуктивным реактором. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам и может быть использовано в тяговых сетях переменного тока промышленного электрофицированного транспорта.
Известно вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока, содержащее вольтодобавочный трансформатор с первичной обмоткой, включенной во входную сеть тяговой подстанции, и вторичной обмоткой, объединенной одним выводом с первичной, и последовательный LC-контур.
Недостатком известного устройства является периодичность использования вольтодобавочной обмотки.
Техническим результатом изобретения является обеспечение непрерывной работы вольтодобавочной обмотки путем пропуск по ней тока нагрузки и емкостного тока без электромагнитной развязкой одновременно, что уменьшит потери мощности в тяговой цепи и вольтодобавочном трансформаторе и стабилизирует напряжение на вольтодобавочной обмотке.
Для достижения технического результата в вольтодобавочное устройство, содержащее трансформатор с первичной обмоткой, включенной в выходную цепь тяговой подстанции, и вторичной обмоткой, объединенной одним выводом с первичной обмоткой, и последовательный LC-контур, введены два ключевых элемента для выбора режима работы вольтодобачовного устройства, причем LC-контур подсоединен параллельно вторичной обмотке, вход первого ключевого элемента соединен с одним выводом вторичной обмотки, а вход второго ключевого элемента с другим выводом вторичной обмотки, при этом выходы ключевых элементов, образуя общую точку, подключены к контактной сети.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема замещения устройства для режима максимальной нагрузки; на фиг. 3 векторная диаграмма токов.
Устройство содержит трансформатор 1, конденсаторную батарею 2 и индуктивный реактор 3, образующие последовательный LC-контур, два ключевых элемента 4 и 5 для выбора режима работы устройства. Трансформатор имеет первичную обмотку 6 и вторичную (вольтодобавочную) обмотку 7. Первичная обмотка 6 подсоединена к наиболее нагруженной фазе 8 тяговой обмотки тягового трансформатора 9. Обмотка 7 подключена к последовательному LC-контуру. К выводам обмотки 7 подсоединены входы ключевых элементов 4 и 5, которые своими выходами, образуя общую точку, подключены к фидеру контактной сети. Обмотки 6 и 7 образуют общий узел 10. Тяговая нагрузка 11 получает напряжение по цепи: контактная сеть 12 рельс 13.
Устройство работает следующим образом.
В режиме средней установившейся нагрузки ключевой элемент 4 замкнут, ключевой элемент 5 разомкнут. Вольтодобавочная обмотка 7 нагружена емкостным током конденсаторной батареи 2.
Iк= ≈ 900A
Этот ток трансформируется в первичную обмотку устройства и распределяется по фазам тяговой обмотки трансформатора 9. При среднем токе нагрузки Iэ= 120 А по обоим плечам питания и емкостном токе, приведенном к напряжению 27,5 кВ, I'к=124 А в отстающем плече, обеспечивается почти полное симметрирование токов в тяговой обмотке, компенсация реактивных составляющих в токах фаз, а, следовательно, стабилизацию напряжения в нагруженных отстающей и опережающей фазах (Δ Uот= Δ Uоп=0), минимизация потери мощности в тяговом трансформаторе. Напряжение в тяговой сети достаточно высокое. Вольтодобавка не требуется.
Этот ток трансформируется в первичную обмотку устройства и распределяется по фазам тяговой обмотки трансформатора 9. При среднем токе нагрузки Iэ= 120 А по обоим плечам питания и емкостном токе, приведенном к напряжению 27,5 кВ, I'к=124 А в отстающем плече, обеспечивается почти полное симметрирование токов в тяговой обмотке, компенсация реактивных составляющих в токах фаз, а, следовательно, стабилизацию напряжения в нагруженных отстающей и опережающей фазах (Δ Uот= Δ Uоп=0), минимизация потери мощности в тяговом трансформаторе. Напряжение в тяговой сети достаточно высокое. Вольтодобавка не требуется.
Режим максимальной рабочей нагрузки. Iэmax 840 А протекает отстающему плечу питания, по опережающему плечу ток 300 А. В этом случае в отстающей фазе тягового трансформатора ТДТНЭ-40000 с первичным напряжением 110 кВ и Uк=10,5% только током Iэmax создается потеря напряжения, равная 2000 В. Кроме этого, током опережающего плеча создается потеря напряжения в отстающей фазе 600 В. Таким образом, на отстающем плече создается потеря напряжения 2600 В. Если учесть, что и в тяговой сети создается потеря напряжения порядка 2000 3000 В, то на наиболее электрически удаленном электровозе будет напряжение 22-23 кВ. В этих условиях необходимо ввести вольтодобавочную обмотку в цепь тягового тока отстающего плеча, для этого элемент отключается, а элемент 5 включается. При этом на вторичную обмотку 7 ВДУ подается напряжение 3440 B. Ток LC-контура, вызванный напряжением вольтодобавочной обмотки, составит
I I 837A, где Xк емкостное сопротивление LC-контура.
I I 837A, где Xк емкостное сопротивление LC-контура.
На фиг. 2 и 3 введены следующие обозначения: EDot1 ЭДС тяговой обмотки; EDot2 эквивалентная ЭДС вольтодобавочной обмотки, без учета потери напряжения в индуктивном сопротивлении;
XL7 индуктивное сопротивление вольтодобавочной обмотки 7;
Хк результирующее емкостное сопротивление LC-контура;
Хк=(ХС2-XL3),
Согласно векторной диаграммы, напряжение в тяговой сети
+-X; +Xк,
Напряжение вольтодобавочной обмотки 7
= Xк; = -I2•X.
XL7 индуктивное сопротивление вольтодобавочной обмотки 7;
Хк результирующее емкостное сопротивление LC-контура;
Хк=(ХС2-XL3),
Согласно векторной диаграммы, напряжение в тяговой сети
+-X; +Xк,
Напряжение вольтодобавочной обмотки 7
= Xк; = -I2•X.
Ток нагрузки по вольтодобавочной обмотке 7 и LC-контуру распределяется соответственно векторной суммы = +, где ток в индуктивности XL7 обмотки 7, ток в результирующей емкости LC-контура с сопротивлением Xк. Одновременно, используя принцип наложения, на векторной плоскости изображен вектор тока , вызванный ЭДС вторичной обмотки 7. Этот ток, как чисто емкостной ток компенсирующего устройства, замыкается через сопротивление Хк LC-контура и обмотку 7 с индуктивным сопротивление XL7. В результате по сопротивлению Хк протекает ток = -, а по сопротивлению вторичной обмотки ХL7 протекает ток = +. На векторной диаграмме (фиг. 2 и 3) намеренно увеличен вектор . В действительности при >20 эта составляющая многократно меньше и без заметной погрешности можно принять = ; = . При =840 А, его реактивная составляющая Iэ.р.max=840•sin 37о=504 А. Емкостной ток =837А. Следовательно, по вольтодобавочной обмотке 7 протекает результирующая емкостная составляющая 837-504=333 А. Результирующий модуль тока в обмотке 7 составит 750A I2. Если бы конденсаторной батареи к обмотке 7 не было бы подключено, то по ней протекал бы ток Iэ.max=840 А. Следовательно, за счет протекания тока 750 А вместо 840 А потеря мощности в активном сопротивлении обмотки 7 уменьшается на 20% Кроме того, емкостной составляющей тока 333А в индуктивном сопротивлении вторичной обмотки 7 создается отрицательная потеря напряжения порядка 0,09•333=30 В.
Следует также отметить, что в рассматриваемом устройстве исключена компенсационная обмотка. Если бы ток емкостной компенсации формировался в отдельной компенсационной обмотке, то была бы еще потеря активной мощности при токе = 837 А порядка 4 кВт, а при токе =840 А без LC-контура в вольтодобавочной обмотке 7 была бы также потеря мощности порядка 4 кВт. Таким образом, по сравнению с прототипом в одинаковых условиях нагрузки в заявляемом устройстве снижается потеря мощности по элементам вторичного напряжения на 55-60% С исчезновением максимальной нагрузки (установлением средних размеров движения без тяжелых поездов) необходимо вольтодобавочную обмотку 7 из вольтодобавки вывести, сохранив протекание по ней емкостного тока LC-контура. Для этого ключевой 5 элемент отключается, а ключевой элемент 4 выключается. Схема ВДУ переходит в исходное состояние. При использовании в качестве ключевых элементов 4 и 5 надежных высоковольтных тиристорных выключателей ВДУ может регулироваться непрерывно с учетом кратковременных нагрузок. Исключение из коммутируемых цепей конденсаторов позволяет обеспечить более надежную работу предлагаемого устройства. В зависимости от соотношения средних и максимальных нагрузок на основе трансформатора ОРМЖ-10000/27,5 имеющего отпайки во вторичных обмотках, для конкретных условий системы тягового электроснабжения можно подобрать ВДУ, обеспечивающее значительно лучшие показатели по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения.
Claims (1)
- ВОЛЬТОДОБАВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее вольтодобавочный трансформатор с первичной обмоткой, включенной в выходную цепь тяговой подстанции, и вторичной обмоткой, объединенной одним выводом с первичной обмоткой, и последовательный LC-контур, отличающееся тем, что в него введены два ключевых элемента для выбора режима работы вольтодобавочного устройства, причем LC-контур подсоединен параллельно упомянутой вторичной обмотке, вход первого ключевого элемента соединен с одним выводом вторичной обмотки, а вход второго ключевого элемента с другим выводом вторичной обмотки, при этом выходы ключевых элементов, образуя общую точку, подключены к контактной сети.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5054994/11A RU2057655C1 (ru) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5054994/11A RU2057655C1 (ru) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2057655C1 true RU2057655C1 (ru) | 1996-04-10 |
Family
ID=21609713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5054994/11A RU2057655C1 (ru) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057655C1 (ru) |
-
1992
- 1992-05-25 RU SU5054994/11A patent/RU2057655C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Косарев Б.И. и др. Применение многоцелевого вольтодобавочного трансформатора для повышения надежности тягового электроснабжения. Журнал "Вестник ВНИИЖТ", N 7, 1990, с.22-26. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6388904B2 (en) | Power supply device for electromotive railcar | |
Boys et al. | Pick-up transformer for ICPT applications | |
US6462518B1 (en) | Converter circuit having an inverter for each phase | |
RU2057655C1 (ru) | Вольтодобавочное устройство для тяговой сети переменного тока | |
JP3886257B2 (ja) | 電力分配回路 | |
US2423348A (en) | Phase converter | |
US4706182A (en) | RF high-voltage power supply | |
US4888676A (en) | Damping circuit for turn-off valves | |
CN112204494B (zh) | 利用容性连接的附加绕组进行无功功率补偿的可磁控的扼流圈 | |
Limpaecher et al. | Harmonic free new inverter topology for high voltage, high power applications | |
DE3149418A1 (de) | "selbstkommutierender wechselrichter" | |
JPS61240588A (ja) | 高周波加熱装置 | |
US11289911B2 (en) | Magnetically controllable inductor in a series circuit | |
US11495968B2 (en) | Continuously adjustable saturable reactor | |
SU1600980A1 (ru) | Устройство емкостной компенсации | |
SU949763A1 (ru) | Последовательный автономный инвертор | |
CN207638568U (zh) | 双介质阻挡放电的高压电源 | |
RU2063344C1 (ru) | Устройство для электроснабжения тяговой сети переменного тока | |
Champneri et al. | Effect of Non-Idealities on Commutation Process of direct AC-AC based Power Electronic Transformers | |
CN113168959A (zh) | 具有中心接头的可磁性调节的扼流圈 | |
SU1001376A1 (ru) | Трехфазный преобразователь переменного тока в посто нный | |
Bothe | Resonant excitation of synchrotron magnets | |
JP2878870B2 (ja) | 電源回路 | |
RU2015611C1 (ru) | Преобразователь напряжения | |
JP3225271B2 (ja) | 電子交流降圧回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040526 |