Регулируемый компенсатор реактивной мощности для электровозов однофазно-постоянного тока

ВВЕДЕНИЕ
Железнодорожный транспорт России ежегодно потребляет около 5 вырабатываемой в стране электроэнергии, из которых на тягу поездов расходуется свыше млрд.кВтч. Одной из приоритетных задач Энергетической стратегии ОАО Российские железные дороги на период до и на перспективу до года является снижение энергоемкости перевозочного процесса и удельных затрат энергопотребления на тягу поездов.
Одним из путей решения этой задачи является экономия топливоэнергетических ресурсов путем повышения энергетических показателей эксплуатируемого электрического подвижного состава ЭПС.
В настоящее время с России свыше тыс. км железных дорог электрифицировано на переменном токе. Почти половину эксплуатируемого парка электровозов составляют электровозы переменного тока, оборудованные полупроводниковыми преобразователями для питания тяговых двигателей, из которых около оборудованы преобразователями с зоннофазовым регулированием грузовые ВЛР, ВЛ и С5К, пассажирские ВЛ и ЭП1. Эти электровозы имеют ряд преимуществ перед диодными ВЛК, ВЛС и др., важнейшие из которых плавное регулирование выпрямленного напряжения и возможность возврата электроэнергии в систему электроснабжения при рекуперативном торможении.
Основной проблемой всех электровозов переменного тока с коллекторными тяговыми двигателями являются низкие энергетические показатели, один из которых коэффициент мощности. Низкие значения коэффициента мощности свидетельствуют о повышенном потреблении реактивной мощности и искажении формы питающего тока. Следствием этого является дополнительная нагрузка тяговой сети и электрооборудования электровоза реактивным током и увеличенный расход электроэнергии на тягу поездов.
Улучшение энергетических показателей системы тягового электроснабжения переменного тока достигается при помощи стационарных устройств компенсации реактивной мощности КРМ, которые, как правило, устанавливают на тяговых подстанциях. При этом снижается потребление реактивной мощности из системы внешнего энергоснабжения, а внутреннее потребление реактивной мощности и связанный с этим дополнительный расход электроэнергии в тяговой сети сохраняются. Кроме того, дополнительная токовая нагрузка увеличивает падение напряжения в контактной сети и приводит к снижению напряжения на токоприемнике и тяговых двигателях электровоза.
В режиме рекуперативного торможения изза значительного увеличения потребления реактивной мощности увеличиваются дополнительные потери в системе энергоснабжения, что снижает эффективность рекуперации электровозов переменного тока.
Актуальность