Параметры реактивного электропотребления электровоза переменного тока

Двухполупериодный выпрямитель электровоза переменного тока является потребителем реактивной мощности значительной величины. Потребление РМ определяется процессом коммутации тока в вентилях, искажением кривой первичного тока, углом регулирования управляемых вентилей, намагничивающим током трансформатора электровоза.

Коммутация тока с одного вентиля на другой происходит в течении некоторого времени. Это время определяется углом коммутации, который возрастает с увеличением индуктивного сопротивления сети до выпрямителя и с ростом тяговой нагрузки.

Основная гармоника тока смещается от напряжения в сторону отставания. Сдвиг фаз основных гармоник напряжения U и тока Iопределяется углом j₁, с ростом которого растёт потребление РМ Q = U I sinj₁.Угловойсдвиг первой гармоники значительно возрастает при фазовом регулировании напряжения выпрямителя. При задержке открытия вентиля a кривая тока значительно смещается относительно напряжения j₁ = a + g/2,где a - угол регулирования (отпирания), g- угол коммутации.

Векторная диаграмма напряжения и тока выпрямителя электровоза приведена на рис.1. У выпрямителя электровоза кривая первичного тока имеет несинусоидальный характер. Это снижает коэффициент активной мощности Кам = Ки cosj₁,где Ки = I₁/I – коэффициент искажения, I₁ – ток первой гармоники, I – действующее значение тока, j₁ –угловой сдвиг основной гармоники тока и напряжения.

Потребление реактивной мощности в режиме тяги электровоза составляет 75 -90 % от потреблённой активной мощности (tgj = 0,75 – 0,9; j = 37⁰ – 42⁰ эл.), где j = 37⁰ эл. – режим тяги для диодных электровозов и j = 42⁰ эл. – режим тяги для тиристорных электровозов. Для межподстанционной зоны (МПЗ) следует считать, что для тиристорных электровозов реактивное электропотребление равно активному, то есть Q» P.

Потребление реактивной мощности электровозов в режиме рекуперации составляет 130 – 170 % от генерируемой активной мощности (tgj = 1,3 – 1,7; j = 52,4 – 59,5 эл. гр.). Следует считать, для электровозов в режиме рекуперации реактивное электропотребление в 1,5 раза больше, чем генерируемая активная мощность.

При совместной работе в МПЗ электровозов в режимах тяги и рекуперации приводит к значительному увеличению реактивного электропотребления, так как реактивное электропотребление в режимах тяги и рекуперации потребляется. При Рр = Рт (оптимальный режим МПЗ) на тягу потребляется РМ Qт = 0,9 Рт, Qp = 1,73Pp и Q_S = (0,9 + 1,73)P = 2,63P. Соотношение K = 2,63Р/0,9Р = 3. Следовательно, РМ увеличивается в оптимальном режиме МПЗ три раза по сравнению с режимом тяги.

Для фидеров контактной сети (ФКС) тяговых подстанций (ТП), питающих станционные пути крупных станций и особенно с локомотивным депо, значительно увеличивается реактивное электропотребление. Коэффициент реактивной мощности у таких ФКС tgj = 2 – 3. Это объясняется значительным количеством электровозов на холостом ходу (ХХ).

На электрической тяге постоянного тока потребителями реактивной мощности являются преобразователи переменного тока тяговых подстанций.

Потребление реактивной мощности 6, 12 – ти пульсными преобразователями значительно меньше, чем у двухпульсных преобразователей ЭПС переменного тока. Коэффициент реактивной мощности тяговой подстанции с 6 – ти пульсными выпрямителями tgj = 0,33 – 0,35.Электрическая тяга постоянного тока в три раза меньше потребляет реактивной мощности. Переход на 12–ти пульсные схемы выпрямления уменьшит реактивное электропотребление.