Компенсатор реактивной мощности
Полезная модель предназначена для повышения коэффициента мощности электровозов и электропоездов, получающих питание от контактной сети однофазного переменного тока. Целью предлагаемой полезной модели является повышение надежности компенсатора реактивной мощности и электровоза в целом.
Компенсатор содержит два источника реактивной мощности, состоящие из последовательно соединенных индуктивности и емкости, блок управления, коммутатор и два ключевых элемента, каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, датчика напряжения на тиристорах и формирователя импульсов управления тиристорами. Тиристорные ключи включены последовательно с первым и вторым источниками реактивной мощности. Дополнительно введены два датчика тока, один из которых включен последовательно с тиристорным ключом первого источника реактивной мощности и второй - с тиристорным ключом второго источника реактивной мощности. Тяговый трансформатор содержит первичную обмотку и вторичные, которые выполнены в виде двух секционированных тяговых обмоток. Нагрузка выполнена в виде двух выпрямительных преобразователей, к каждому из которых подключено не менее одного тягового двигателя, причем один преобразователь соединен с выводами одной тяговой обмотки, а другой - с выводами второй тяговой обмотки трансформатора. Коммутатор выполнен в виде двух пар двухполюсных контакторов, при этом одна пара двухполюсных контакторов соединена с выводами одной тяговой обмотки и первым источником реактивной мощности, а другая пара двухполюсных контакторов - с выводами второй тяговой обмотки и вторым источником реактивной мощности. Выходы датчиков тока и напряжения соединены с соответствующими входами блока управления, управляющие входы
двухполюсных контакторов и входы формирователей импульсов управления первого и второго ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управления. 1 ил.
Полезная модель относится к электрическому оборудованию, в частности к компенсаторам реактивной мощности, предназначена для повышения коэффициента мощности потребителей, и может быть использована на электровозах и электропоездах, получающих питание от контактной сети однофазного переменного тока.
Для повышения коэффициента мощности применяют компенсаторы реактивной мощности в виде LC-контуров, расположенные на электровозе и подключенные непосредственно к вторичной обмотке его тягового трансформатора. Компенсаторы реактивной мощности увеличивают коэффициент мощности путем создания емкостной нагрузки и смещения первичного тока электровоза в сторону опережения питающего напряжения.
В качестве прототипа изобретения целесообразно принять компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока, содержащий тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, нагрузку, соединенную с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора, два источника реактивной мощности - первый и второй, каждый из которых образован последовательно соединенными индуктивностью и емкостью, шунтированной дополнительным резистором, блок управления, коммутатор, два ключевых элемента - первый и второй, каждый из которых содержит тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, датчик напряжения на тиристорах и формирователь импульсов управления тиристорным ключом, причем датчик напряжения включен параллельно тиристорам, а формирователь импульсов управления, соединен своим выходом с
управляющим входом тиристорного ключа, при этом тиристорный ключ первого ключевого элемента включен последовательно с первым источником реактивной мощности, тиристорный ключ второго - последовательно со вторым источником реактивной мощности [1]. Недостатками прототипа являются:
- отсутствие информации о токовой нагрузке элементов компенсатора реактивной мощности и, как следствие, невозможность контролировать работоспособность устройства;
- снижение надежности электровоза при возникновении отказов электрического оборудования компенсатора реактивной мощности.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение этих недостатков, а, именно, повышение надежности компенсатора реактивной мощности и электровоза в целом.
Поставленная цель достигается тем, что в компенсатор реактивной мощности дополнительно введены два датчика тока, один из которых включен последовательно с тиристорным ключом первого источника реактивной мощности и второй - с тиристорным ключом второго источника реактивной мощности, при этом выходы датчиков тока соединены с соответствующими входами блока управления, вторичные обмотки тягового трансформатора выполнены в виде двух секционированных тяговых обмоток, нагрузка выполнена в виде двух выпрямительных преобразователей, к каждому из которых подключено не менее одного тягового двигателя, причем один преобразователь соединен с выводами одной тяговой обмотки, а другой - с выводами второй тяговой обмотки трансформатора, коммутатор выполнен в виде двух пар двухполюсных контакторов, при этом одна пара двухполюсных контакторов соединена с выводами одной тяговой обмотки и первым источником реактивной мощности, а другая пара двухполюсных контакторов - с выводами второй тяговой обмотки и вторым источником реактивной мощности, управляющие входы двухполюсных контакторов и входы формирователей импульсов
управления первого и второго ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управления.
На чертеже представлена схема компенсатора реактивной мощности. Компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока, содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к питающей сети. Вторичные обмотки тягового трансформатора выполнены в виде двух секционированных тяговых обмоток 3 и 4. Нагрузка выполнена в виде двух выпрямительных преобразователей 5 и 6, к каждому из которых подключено не менее одного тягового двигателя 7. Один преобразователь 5 соединен с выводами тяговой обмотки 3, а другой 6 - с выводами второй тяговой обмотки 4 трансформатора 1. Два источника реактивной мощности - первый 8 и второй 9, каждый из которых образован последовательно соединенными индуктивностью 10 и емкостью 11, шунтированной дополнительным резистором 12. Коммутатор выполнен в виде двух 13 и 14 пар двухполюсных контакторов 15, 16. Два ключевых элемента - первый 17 и второй 18, каждый из которых содержит тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров 19 и 20. Два датчика тока 21 и 22, один из которых 21 включен последовательно с тиристорным ключом 17 первого источника реактивной мощности 8 и второй 22 - с тиристорным ключом 18 второго источника реактивной мощности 9. Два датчика напряжения 23 и 24 на тиристорах и формирователи 25 и 26 импульсов управления тиристорами, причем датчики напряжения 23 и 24 включены параллельно тиристорам, а формирователь 25 и 26 импульсов управления, соединен своими выходами с управляющими входами соответствующих тиристорных ключей. Блок управления 27 соединен своими выходами с соответствующими управляющими входами двухполюсных контакторов 15, 16 коммутаторов 13, 14 и входами формирователей импульсов управления тиристорами 25 и 26, а соответствующими входами с выходами датчиков тока 21, 22 и датчиков напряжения 23, 24.
В предложенной полезной модели компенсатора реактивной мощности введение датчиков тока позволяет контролировать токовую нагрузку элементов компенсатора, которая изменяется при отклонениях напряжения в контактной сети от 19 кВ до 29 кВ, и осуществлять переключения источника реактивной мощности исключающие повреждение элементов компенсатора в эксплуатации. Аварийные ситуации, при повреждении электрооборудования компенсатора сопровождаются сверхтоками, контроль которых датчиками тока позволяет осуществить оперативное отключение поврежденного оборудования, что повышает надежность работы компенсатора и электровоза в целом.
Источники информации
1. Патент №2256994 Устройство для компенсации реактивной мощности. Авторы: A.M.Кривной, В.В.Литовченко, М.Д.Рабинович, В.В.Ярец. - Опубл. в БИ №20. 20.07.2005 г., кл. Н 02 J 3/18, В 60 L 9/12.
Компенсатор реактивной мощности электровоза переменного тока, содержащий тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, нагрузку, соединенную с выводами вторичных обмоток тягового трансформатора, два источника реактивной мощности - первый и второй, каждый из которых образован последовательно соединенными индуктивностью и емкостью, шунтированной дополнительным резистором, блок управления, коммутатор, два ключевых элемента - первый и второй, каждый из которых содержит тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельно включенных тиристоров, датчик напряжения на тиристорах и формирователь импульсов управления тиристорным ключом, причем датчик напряжения включен параллельно тиристорам, а формирователь импульсов управления, соединен своим выходом с управляющим входом тиристорного ключа, при этом тиристорный ключ первого ключевого элемента включен последовательно с первым источником реактивной мощности, тиристорный ключ второго - последовательно со вторым источником реактивной мощности, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два датчика тока, один из которых включен последовательно с тиристорным ключом первого источника реактивной мощности и второй - с тиристорным ключом второго источника реактивной мощности, при этом выходы датчиков тока соединены с соответствующими входами блока управления, вторичные обмотки тягового трансформатора выполнены в виде двух секционированных тяговых обмоток, нагрузка выполнена в виде двух выпрямительных преобразователей, к каждому из которых подключено не менее одного тягового двигателя, причем один преобразователь соединен с выводами одной тяговой обмотки, а другой - с выводами второй тяговой обмотки трансформатора, коммутатор выполнен в виде двух пар двухполюсных контакторов, при этом одна пара двухполюсных контакторов соединена с выводами одной тяговой обмотки и первым источником реактивной мощности, а другая пара двухполюсных контакторов - с выводами второй тяговой обмотки и вторым источником реактивной мощности, управляющие входы двухполюсных контакторов и входы формирователей импульсов управления первого и второго ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управления.
