SU1081733A2 - Электропередача - Google Patents

Abstract

1. ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА по авт. св. № 855848, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  установленной мощности оборудовани  электропередачи, несимметричный источник выполнен в виде симметричного источника, подключенного к трехфазной первичной обмотке несимметричного автотрансформатора на Ш-образном магнитопроводе , который содержит, кроме того, две вторичных и две третичных однофазных обмотки, причем первичные обмотки с числом витков Wj в каждой фазе расположены на всех трех стержн х .магнитопровода, вторичные обмотки с числом витков W2 - на крайних стержн х, а третичные с числом витков Wj - расположены на среднем стержне, и к первичной, обмотке, расположенной на среднем стержне, с обоих ее концов подключены последовательно соединенные в цепочки встречно включенные вторичные и третичные обмотки, свободные концы которых подключены к линии, причем к упом нутым концам первичной обмотки подключены одноименные с ними концы вторичных обмоток, а одна из фаз симметричного источника не св занна  с вторичными обмотками , подключена к электропроводному объекту, при этом отношение чисел витков упом нутых обмоток соответственно равно Vi: i:(l-|f cosoJ)(-|-g)si«(|-f) ; Причем o(-2a,rctg. где Z(.H Z - сопротивлени  электропроводного объекта и одного из проводов несим (О метричной линии соответственно. 2. Электропередача по п. 1, отличающа с  , что, с целью подсоединени  к ней симметричных нагрузок, она снабжена дополнительным трехфазным несимметричным автотрансформатором нагрузки, выполненным аналогично включенному на входе линии с обратным расположением вход00 ных и выходных зажимов. оо со

Description

фиг.1 Изобретение относитс  к электротехнике, а именно, к системам электропередачи и системам питани  электрических сетей, в частности к электрическим сет м, снабженным устройствами дл  устранени  асимметрии напр жений и токов в сет х. По основному авт. св. № 855848 известна электропередача, содержаща  источник трехфазных напр жений, трехфазную нагрузку и несимметричную линию, выполненную из двух проводов и электропроводов объекта, выполн ющего роль третьего провода , в которой трехфазный источник и нагрузка выполнены несимметричными по фазам 1. Недостатком электропередачи  вл етс  выполнение несимметричных трехфазного источника и нагрузки на базе несимметричного трансформатора, что приводит к увеличению установленной мощности электропередачи . Целью изобретени   вл етс  снижение установленной мощности оборудовани  электропередачи. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электропередаче несимметричный источник выполнен в виде симметричного источника , подключенного к трехфазной первичной обмотке несимметричного автотрансформатора на Ш-образном магнитопроводе, который содержит, кроме того, две вторичных и две третичных однофазных обмотки, причем первичные обмотки с числом витков Wi в каждой фазе расположены на всех трех стержн х магнитопровода, вторичные обмотки с числом витков Wj - на крайних стержн х, а третичные с числом витков Wj - на среднем стержне, и к первичной обмотке, расположенной на среднем стержне , с обоих ее концов подключены последовательно соединенные в цепочки встречно включенные вторичные и третичные обмотки , свободные концы которых подключены к линии, причем к упом нутым концам первичной обМотки подключены одноименные с ними концы вторичных обмоток, а одна из фаз симметрично источника, не св занна  с вторичными обмотками, подключена к электропроводному объекту, при этом отнощение чисел витков упом нутых обмоток соответственно равно Wi-Wz .v,l:(l- |-cose(): A.sm(f-.) - siii(-)-, причем1 o/ laragvf где Za. nZ - сопротивлени  электропроводного объекта и одного из проводов несимметричной линии соответственно. Кроме того, с целью подключени  к электропередаче симметричных нагрузок она может быть снабжена дополнительным трехфазным несимметричным автотрансформатором нагрузки, выполненным аналогично включенному на входе линии с обратным расположением входных и выходных зажимов . На фиг. 1 представлена принципиальна  схема передачи, у которой несимметричный источник выполнен в виде последовательного соединени  симметричного источника и несимметричного автотрансформатора, а лини  и нагрузка - несимметричными; на фиг. 2 - трехфазна  передача, у которой несимметрична  нагрузка выполнена в виде последовательного соединени  несимметричного трехфазного автотрансформатора и симметричной нагрузки; на фиг. 3 - принципиальна  схема соединений обмоток несимметричного автотрансформатора; на фиг. 4 - типографическа  диаграмма напр жений обмоток несимметричного трехфазного автотрансформатора; на фиг. 5 - графическа  зависимость увеличени  пропускной мощности электропередачи по сравнению с трехфазной электропередачей, у которой источник выполнен симметричным, от соотнощени  сопротивлений сопутствующего электропроводного объекта к одному из двух проводов трехпроводной несимметричной линии. Трехфазна  передача (фиг. 1) состоит из несимметричного источника 1, несимметричной нагрузки 2, несимметричной линии 3, состо щей из двух проводов 4 и 5, имеющих равные сопротивлени  Z, и сопутствующего электропроводного объекта 6 (например, рельсы, трубы, земл , корпуса и т.д.), имеющего сопротивление Z, подключенного между источником 1 и нагрузкой 2 и выполн ющего роль третьего провода в трехфазной электропередаче. Несимметричный источник 1 состоит из симметричного источника 7 и несимметричного автотрансформатора 8. Трехфазна  электропередача (фиг. 2) состоит из несимметричного источника 1 и несимметричной линии 3, выполненных аналогично показанным на фиг. 1. Отличие электропередачи (фиг. 2) состоит в том, что несимметрична  нагрузка 2 выполнена в виде последовательного соединени  несимметричного автотрансформатора 9 и симметричной нагрузки 10. Несимметричный автотрансформатор (фиг. 3) содержит три обмотки, имеющие равное число витков W,. размещенные на всех трех стержн х трехфазного магнитопроёода , соединенные между собой в треугольник и подключенные к симметричному источнику через зажимы А, В и С. Кроме того, несимметричный автотрансформатор содержит две вторичные обмотки с равным числом витков Wj, размещенные на крайних стержн х магнитопровода, ,а также две третичные обмотки, имеющие равное число витков W3, размещенные на среднем стержне магнитопровода. Кажда  из обмоток Wj, размещенна  на крайнем стержне магнитопровода , соединена одноименными концами с обмоткой, расположенной на среднем стержне магнитопровода, образу  цепи, одни концы которых соединены с входными зажимами В и С, а другие - с выходными зажимами В и Q. Зажим А  вл етс  общим дл  входной и выходной сиетем напр жений. Передача работает следующим образом . ; . Симметрична  система напр жений с симметричного источника .7 через зажимы А, В, и С подаетс  на несимметричный трехфазный автотрансформатор 8, .выходные зажимы А, EI и Ct которого соединены с несимметричной линией 3. Выходна  система напр жений UABJ, UB,, и Ц.,л несимметричного автотрансформатора 8 несимметрична ,. причем два напр жени  и Uc,x .равны по модулю (идв ис,д... ид ), а третье Ueiq. не равно линейному напрл , жению Цц. Такую систему напр жений можно представить в виде равнобедренного треугольника с. углом л.между сторонами, изображающими равные напр жени  Bj AQ (фиг. 4). Если коэффициент несимметрии трехфазных напр жений обозначить через ..« причем Е , где и.. и Uf .тт-фазные симметричные составл ющие напр жений пр мой и обратной последовательностей соответственно, определ емые из. выражений (); (, то св зь ск и Е определ етс  геометрическими соотношени ми треугольника напр „ JJ JJ, жении ид5.,..и и ис,д. Из рассмотрени  геометрических зависимостеи треугольника напр жении наидем (g )-f5) На начало и конец несимметричной линии 3 наложим условие уравновешенности передачи, чтобы в. начале и конце линии 3 не нарушалось условие согласовани  (4) где EiTT- коэффициент несимметрии токов линии 3, определ емый аналогично уравнени м (1) и (2). ТЪгда св зь между Ё и соотношением - может быть представлена в виде г. . 6 /5) 3 Подставл ем уравнение (5) в равенство ( 3) и после преобразований находим .7f Таким образом, система напр жений линии 3 при уравновешенной передаче зависит от соотношени  между сопротивлени ми электропроводного объекта б и одного проводов 4 и 5. Выражение (6) с помощью угла.ОС определ ет форму треугольника напр жений на входе и выходе несимметричной линии 3. Несимметрична  система напр жений в линии 3 создаетс  с помощью неснмме: ричного автотрансформатора 8 на вШбД.ных зажимах А, В и С«. С этой целью три равные обмотки W соединены в треугольник и подключены к симметричному источнику (фиг. 3 и 4). Дл  создани  «t, удовлетвор ющего уравнению (6), причем на стержн х автотрансформатора 8 образованы из обмоток две последовательHbie цепи, одна из которых одним выводом подсоединена к входному зажиму В автотрансформатора , а другим - к выходному зажиму В, а друга  последовательна  цепь одним выводом подключена к входному зажиму С, а другим - к выходному зажиму Cj. Кажда  из последовательных цепей содержит последовательное соединение обмоток Wj .и Wj. Топографическа  диаграмма напр жений на обмотках несимметричного автотрансформатора 8 показана на фиг. 4, где треугольник ABC равносторонний и отображает входную симметричную систему напр жений Од, UK и UCA . Отрезки BE и CF изображают напр жени  на обмотках крайних стержней, а отрезки CfF и BiE - напр жени  на обмотках, расположенных на среднем стержне. Из геометрических соотношений (фиг. 4) определим напр жени  на обмотках Wj и W, соответственно «rbAit-); (-)51-«(1-а). (7) Так как стержни магнитопроводов имеют одинаковые поперечные сечени , то числа витков обмоток W,, W, и W относ тс  „ежду собой как величины напр жений, приложенные к ним, т.е. Wi-.Wa:Wj l:( ): 5iT.(4-;|) 5it,(S-|) Предлагаемое выполнение несимметричного автотрансформатора 8 позвол ет существенно уменьшить установленную мощность известной электропередачи. Дл  сравнени  электропередач по мощности проведем сравнение электропередач по установленной мощности известного несимметричного трансформатора и несимметричного автотрансформатора 8. В качестве исходных величин линейный ток и линейное напр жение принимаем за единицу. Тогда установленна  мощность несимметричного трансформатора равна не менее V3, Установленна  мощность несимметричного автотрансформатора 8 определ етс  полусуммой мощностей всех его обмоток и может быть выражена с помощью уравнени  (tt)sin(f-Л)(l.si„|) t2-4cosflПрактически несимметрична  электропередача может работать при А, наход щемс  в пределах от до При изменении оС от до -н- установленна  мощность несимметричного автотрансформатора 8 измен етс  от О до 0,4.

Сравнение установленных мощностей показывает, что установленна  мощность несимметричного автотрансформатора 8 предлагаемой электропередачи не менее чем в 4,3 раза меньще установленной мощности несимметричного трансформатора в известной электропередаче.

Положительный эффект от применени  изобретени  заключаетс  в снижении установленной мощности несимметричного трансформатора не менее чем на 77%, что позвол ет снизить потребление меди и трансформаторной стали.

Произведем сравнение предлагаемой электропередачи с базовым вариантом. В качестве последнего принимаем несимметричную электропередачу «два проводарельс , примен емую на больщинстве участков железных дорог, электрифицированных переменным током.

По сравнению с базовым вариантом предлагаема  электропередача позвол ет

увеличить пропускную мощность несимметричной линии «два провода-рельс на 4,5 - 15,5%.

Пропускна  мощность Se несимметричной линии при симметричной системе питающих напр жений (базовый вариант) равна

С9)

Пропускна  мощность несимметричной линии в предлагаемой электропередаче определ етс  выражением

do)

S UAU2ginc(, что с учетом уравнени  (6) дает

AS

Относительное увеличение - пропускной мощности равно

5-5

- i

(12)

( 5с

графическа  зависимость (фиг. 5) показывает , что применение предлагаемой электропередачи позвол ет увеличить пропускную мощность на 5-15%.

фиг. 2

Фиг.з

П

Claims (2)

1. ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА по авт. св. № 855848, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности оборудования электропередачи, несимметричный источник выполнен в виде симметричного источника, подключенного к трехфазной первичной обмотке несимметричного автотрансформатора на Ш-образном магнитопроводе, который содержит, кроме того, две вторичных и две третичных однофазных обмотки, причем первичные обмотки с числом витков W_f в каждой фазе расположены на всех трех стержнях .магнитопровода, вторичные обмотки с числом витков W₂ — на крайних стержнях, а третичные с числом витков W₃ — расположены на среднем стержне, и к первичной, обмотке, располо женной на среднем стержне, с обоих ее концов подключены последовательно соединенные в цепочки⁴ встречно включенные вторичные и третичные обмотки, свободные концы которых подключены к линии, причем к упомянутым концам первичной обмотки подключены одноименные с ними концы вторичных обмоток, а одна из фаз симметричного источника не связанная с вторичными обмотками, подключена к электропроводному объекту, при этом отношение чисел витков упомянутых обмоток соответственно равно : : W_s.=Г(1 cosd):_£)_&i„(*.·*.) причем ci-2. arctg * где Ζ_αΗ Z — сопротивления электропровод- g ного объекта и одного из проводов несимметричной линии соответственно.

2. Электропередача по π. 1, отличающаяся тем, что, с целью подсоединения к ней симметричных нагрузок, она снабжена дополнительным трехфазным несимметричным автотрансформатором нагрузки, выполненным аналогично включенному на входе линии с обратным расположением входных и выходных зажимов.

SU „„1081733 фиг.1