Применение устройств емкостной компенсации на участках переменного тока

Электроподвижной состав, т. е. нагрузка в тяговой сети переменного тока, является потребителем активной и реактивной мощностей. Как отмечалось, при выпрямительных электровозах кривая тока имеет несинусоидальную форму. Поэтому коэффициент мощности определяется произведением.

.

где — коэффициент искажения кривой тока,.

— угол сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока.

Применение устройств емкостной компенсации направлено на уменьшение потребления реактивной мощности, улучшение коэффициента мощности, а также на уменьшение потерь мощности и увеличение напряжения в тяговой сети.

В зависимости от схемы установки емкости различают устройства поперечной и продольной емкостной компенсации.

Рассмотрим сначала принципиальную схему поперечной компенсации применительно к простейшей схеме (рис. 24.а) От тяговой подстанции с напряжением питается нагрузка I. Поперечная компенсация представлена конденсатором с сопротивлением Хс. Тяговая сеть имеет сопротивление R и X.

Рнс.24. Поперечная емкостная компенсация: а — схема; б — векторная диаграмма На векторной диаграмме (рис. 24,6) показаны напряжения и токи в элементах схемы. Напряжение подстанции —, ток нагрузкиI отстает от напряжения на угол. При отсутствии емкостной компенсации напряжение на нагрузке.

.

При включении компенсации появляется ток. Тогда ток подстанции.

.

Фазовый угол между питающим напряжением и током подстанции изменяется и становится меньше прежнего значения. Это приводит к увеличению коэффициента мощности.

Напряжение нагрузки увеличивается. Действительно (рис. 24,61).

Увеличение напряжения на нагрузке приводит к уменьшению потери напряжения и потери мощности в тяговой сети.

Применение поперечной емкостной компенсации на тяговых подстанциях создает условия для возникновения резонанса напряжений, так как емкость вместе с индуктивностью образует контур. Ток нагрузки несинусоидален и содержит нечетные гармоники. Для исключения резонанса на всех частотах, соответствующим этим гармоническим составляющим, в схеме устанавливается реактор с сопротивлением .

Перейдем теперь к рассмотрению продольной компенсации. Конденсаторная установка устанавливается в рассечку контактной сети, схема напряжения в тяговой сети и векторная диаграмма показаны на рис. 25. а, б, в.

Рис. 25. Продольная емкостная компенсация: а), — схема, б)-напряжение, в) — векторная диаграмма

От подстанции с напряжением питается нагрузка I. Ток протекает по цепи с последовательно включенными сопротивлениями тяговой сети R и X и конденсаторной установки Хс. В конце линии напряжения и — до и после установки емкостной компенсации.

На векторной диаграмме (рис. 25. в) напряжение в конце линии показано горизонтальной линией. Ток нагрузки I отстает на фазовый угол. Напряжение до емкости Угол сдвига фаз за счет мощности потребляемой емкостью Хс. Напряжение в начале линии у подстанции.

В начале линии фазовый угол между напряжением и током увеличивается: .

Основная идея продольной компенсации заключается, а уменьшении реактивного сопротивления системы, однако одновременно уменьшается и угол сдвига фаз в начале линии, что улучшает коэффициент мощности в системе. Кроме того, увеличивается напряжение в тяговой сети, что показано на рис. 25, б.