Векторные диаграммы напряжений и линейных токов

Схема электроснабжения электрической тяги поездов переменного тока напряжением 25 кВ от тягового трансформатора I типа.

M m m

M m

M m

M m

Потери активной мощности в тяговой сети переменного тока

Потери активной мощности в тяговой сети с односторонним питанием определяются как сумма потерь активной мощности на участках между токами поездов.

ТП

∆P = (∑I_k)² L₁ r + (∑ I_k)² (L₂ - L₁ ) r+ …….. + I²_m (L_m – L_m-1) r,

к=1 k=2

где I_k – полный ток поезда, r – удельное сопротивление тяговой сети, L – расстояние до поездов.

При равных угловых сдвигов φ токов поездов квадрат полного тока поезда

(∑ I_k)² = (∑ I^I_k)² + (∑ I^II_k)²,

где I^I_k – активная составляющая тока, I^II_k – реактивная составляющая тока.

Потери активной мощности на участке в общем виде ∆P = ∆P¹ + ∆P^II, где ∆P¹, ∆P^II – соответственно потери активной мощности в активном сопротивлении от активного и реактивного тока. Для участка потери активной мощности в активном сопротивлении от активного тока

∆P^I = (∑I^I_k )² L₁ r + (∑ I^I_k)² (L₂ - L₁ ) r+ …….. + (I^I_m)² (L_m – L_m-1) r,

к=1 k=2

потери активной мощности в активном сопротивлении от реактивного тока

∆P^II = (∑I^II_k)² L₁ r + (∑ I^II_k)² (L₂ - L₁ ) r+ …….. + (I^II_m)² (L_m – L_m-1) r.

к=1 к=2

Потерив активном сопротивлении от активного тока можно записать

∆P¹= [L₁ r ∑I^I_k ] ∑I^I_k + [(L₂ - L₁ ) r ∑ I^I_k] ∑I^I_k + …….. + [(L_m – L_m-1) r I^I_m] I^I_m.

к=1 к=1 к=1

m

где [L₁ r ∑I^I_k ] = ∆U^I_К -

к=1

потеря напряжения в активном сопротивлении на участке линии от суммы активных составляющих токов на данном участке.

Активные потери мощности в активном сопротивлении от активной составляющей тока

m

∆P¹ = ∑∆U^I_k I^I_k

к=1

Аналогично определятся активные потери мощности в активном сопротивлении от реактивного тока

m

∆P^1I = ∑∆U^II_k I^II_k

к=1

Аналогично постоянному току определяются активные потери мощности при двусторонней схемы тяговой сети.

При двухсторонней схеме контактной сети возникает уравнительный ток при условии разности напряжений и угловых сдвигов смежных подстанций.

Ú_A – Ú_B

Iу =

Z _AB

Уравнительный ток создаёт дополнительные потери активной мощности в тяговой сети межподстанционной зоны.

∆Pу = I²у R_AB,

где R_AB = r L мпз – активное сопротивление тяговой сети межподстанционной зоны, r – удельное сопротивление тяговой сети, L мпз - длина межподстанционной зоны.

Выводы:

1. В общем виде потери активной мощности в тяговой сети переменного тока определяются аналогично постоянному току, то есть как произведение потери напряжения до поезда на потребляемый ток. Сопротивление постоянному току заменяется на активное сопротивление тяговой сети переменного тока.

2. Потери активной мощности в тяговой сети переменного тока равны сумме потерь активной мощности от активного и реактивного тока в активном сопротивлении, то есть ∆P = ∆P¹ + ∆P^II.

2.1. Потери активной мощности от активного тока равны произведению потери напряжения в активном сопротивлении от активного тока на активный ток

m

∆P¹ = ∑∆U^I_k I^I_k.

к=1

2.2. Потери активной мощности от реактивного тока равны произведению потери напряжения в активном сопротивлении от реактивного тока на реактивный ток

m

∆P^1I = ∑∆U^II_k I^II_k

к=1

2.3. Уравнительные токи создают дополнительные потери активной мощности в тяговой сети межподстанционной зоны.

4.9. Токи в обмотках тягового трансформатора со схемой «звезда - треугольник».

4.9.1. Методика расчёта тока в обмотках тягового трансформатора.

А(ж) *

В(з) 1

С(к) *

А_Т В_Т С_Т

I_A I_B I_C

2

а в с I_I

I_II

U_A, Uас_, U_II I_I U_C, Uсв_, U_I

5 3

U_II 6 I_II I_O I_I U_I I_II I_I

Рис. 1 Схема питания электрической тяги по системе электроснабжения 1х25 кВ.

1 – трёхфазная сеть внешнего электроснабжения 110(220)кВ; 2 - тяговый трансформатор; 3 - контактная сеть; 4 - тяговый рельс; 5- нейтральная вставка (секционирующее устройство); 6 – ЭПС; А(ж), В(з), С(к) – фазы СВЭ и их окраска; А_Т, В_Т, С_Т - обозначение фаз трансформатора; I_I - ток правого плеча питания (опережающей фазы КС); I_II - ток левого плеча питания (отстающей фазы плеча питания); I_O - ток отсоса; I_A, I_B, I_C - токи обмоток (фаз) трансформатора

и векторные диаграммы напряжений и токов.

U_B в

Uва

U_ВА

с Ucв

U_CB а Uас

U_A U_C

U_AC

Рис. 2 Векторная диаграмма напряжений первичной и вторичной обмотки тягового трансформатора.

Для первичной обмотки трансформатора, соединённой в «звезду», U_А , U_В U_С – фазные напряжения, U_BA, U_CB, U_AC – линейные напряжения (междуфазные). Для вторичной обмотки, соединённой в треугольник, Uас, Uва,Uсв – фазные напряжения.

Так как вектора первичных напряжений U_A, U_B, U_C параллельны соответственно векторам вторичных напряжений Uас, Uва,Uсв, то при условии коэффициента трансформации Ктн = 1 можно нарисовать совмещённую векторную диаграмму. Вращение векторов против часовой стрелки.

U_{Вт (В)}

Дата добавления: 2014-12-10