Сглаживающее устройство

К:Википедия:Изолированные статьи (тип: не указан)

Сглаживающее устройство (СУ) — элемент систем переменного электрического тока, предназначенный для того, чтобы не пропускать ток высших гармоник с тяговой подстанции (ТП) в контактную сеть (КС). Включаются между плюсовой (+) и минусовой (−) шинами распределительного устройства (РУ) 3,3 кВ.

Общие сведения

Напряжение на выходе выпрямителя u_d является пульсирующим. Его можно представить как сумму постоянной U_d составляющей выпрямленного напряжения и переменной u_dk составляющей, состоящей из бесконечного ряда гармоник

u_d = U_d + u_dn

<math> U_{dn}=\sum^\infty_{n=1} {u_k}</math>,

где u_k — напряжение гармоники k-го порядка.

При симметричных питающих напряжениях у 6-пульсовых преобразователей (П) периодичность пульсаций составляет 50×6 = 300 Гц, у 12-пульсовых П: 50×12 = 600 Гц. При несимметричных питающих напряжениях появляются другие гармоники, кратных частоте 100 Гц.

Переменная составляющая u_dk создает в цепи «контактная сеть — тяговый двигатель — рельс» переменный ток i_dk, который в свою очередь создаёт переменное магнитное поле Ф. Это поле наводит в близлежащих проводах линии связи (ЛС) электродвижущую силу (ЭДС), которая создает в ЛС ток i_ЛС, состоящий из тех же гармоник, что и u_dk. Следствием этого тока являются мешающие воздействия (шум) на телефонную аппаратуру.

С применением многопульсовых преобразователей на ТП повышается качество выпрямленного напряжения. Однако при любой схеме выпрямления в реальных условиях требуется дальнейшее снижение пульсации выпрямленного напряжения, что достигается применением сглаживающих устройств.

u_dk→i_dk→Ф_≈→ЭДС→i_лс

Теория работы

• Теория работы СУ.png

  Принцип работы СУ

• Схема замещения СУ1.png

  Схема замещения тяговой сети и СУ

Постоянная составляющая U_d создаёт ток I_d\\, который не протекает по резонансным контурам из-за наличия в них конденсатора С_к. Переменная составляющая u_dn создает ток i_dn, который можно представить в виде двух составляющих:

1. <math>i_{dn}'</math> — протекает по той же цепи, что и Id;
2. <math>i_{dn}</math> — протекает через резонансные контуры C_к - L_к.

Переменная составляющая udn распределяется между падением U в резонансном контуре — Udnk и падением U на сглаживающем реакторе Ld— Udnp:

<math>U_{dn}=U_{dnk}+U_{dnp}</math>

Поэтому, ΔU в резонансных контурах u_dnK является одновременно U, которое создает в тяговой сети мешающий переменный ток i_dn’.

Чем меньше u_dnк, тем меньше i_dn’, и тем меньше влияние тяговой сети на ЛС.

В идеальном СУ должно быть u_dnк = 0, u_dnр= u_dn.

В реальных СУ — u_dnк =2 %, а u_dnр = 98 % от u_dn.

Для ↓ u_dnк, применяют ↑ S и ↓ l проводов резонансных контуров, у L_K и C_K ↓ R, и, особенно, стремятся достичь наилучшего резонанса напряжений в контуре^{[уточнить]}.

Требования, предъявляемые к СУ

1. напряжение U_dk частотой 100 Гц должно быть не больше 100 В;
2. псофометрическое U_пс напряжение на выходе сглаживающего устройства должно быть не более 5 В для воздушных линий связи и не более 20 В для кабельных линий связи;
3. простота схемы;
4. минимальные потери мощности в сглаживающих реакторах;
5. Стоимость минимальна;
6. Надежность.

Схемы СУ и их классификация

Имеются 3 разновидности СУ:

1. Однозвенное резонансно-апериодическое сглаживающее устройство;
2. Двухзвенное резонансно-апериодическое сглаживающее устройство Западно-Сибирской железной дороги;
3. Двухзвенное резонансно-апериодическое сглаживающее устройство ВНИИЖТа.

Последнее не использую в данное время на тяговых подстанциях ОАО «РЖД».

Однозвенное резонансно-апериодическое сглаживающее устройство

Подключается СУ к шинам РУ-3,3 кВ с помощью разъединителя QS. К шинам РУ подключается вольтметр PV, защищаемый предохранителем FU₂.

СУ состоит из сглаживающего реактора LR1 РБФА-У-6500/3250 У2 (реактор бетонный, фильтрованный, алюминиевый, универсальный, номинальное напряжение 3,3 кВ, номинальный ток 6500 или 3250 А, для умеренного климата, для установки с металлическими ограждениями), резонансного контура 'C1-L1, настроенного на частоту 100Гц, и ёмкостного конура С, обеспечивающего сглаживание высших гармоник.

Для защиты СУ применяется предохранитель FU₁. Для контроля за работой СУ устанавливается трансформатор тока ТА (ТЧС-2-75/5У2). В цепь вторичной обмотки этого трансформатора включают амперметр и токовое реле КА типа РТ-40/10. Последнее необходимо для подачи сигнала обслуживающему персоналу об увеличении тока в СУ с выдержкой времени 1-2 с. Ток срабатывания этой сигнализации составляет 60 А на нестыковой подстанции и 80 А — на стыковой.

Двухзвенное резонансно-апериодическое сглаживающее устройство Западно-Сибирской железной дороги

В двухзвенном СУ три резонансных контура L₁-C₁, L₂-C₂, L₃-C₃ настроены на частоты 100, 200, 300 Гц и образуют с реактором LR1

РБФА-У-6500/3250 индуктивностью LR1 = 5мГн первое звено. Ёмкость С совместно с реактором LR2 индуктивностью 3мГн образуют второе звено

Элементы СУ

В своем составе СУ имеют сглаживающие реакторы LR, резонансные контуры, комплектуемые из конденсаторов С и катушек индуктивностей L, а также ёмкостные контуры.

Реактор является основным элементом СУ и предназначен для снижения мешающего воздействия гармонических составляющих на устройства связи. Однако сглаживающее действие реактора невелико и он применяется в комбинации с ёмкостью и индуктивность. Реактор типа РБФА-6500/3250 имеет 4 параллельные ветви и может без перегрева нести нагрузку 3250 или 6500 А.

Катушки индуктивностиявляются составным элементом СУ тяговой подстанции. Они включаются последовательно с конденсаторами и образуют контуры, настроенные в резонанс при частотах 300, 600, 900 и 1200 Гц. Катушки изготавливаются из медного многожильного провода.

Конденсаторы — второй составной элемент СУ ТП. Конденсаторы должны иметь бумажный пропитанный диэлектрик и длительно работать при номинально выпрямленном напряжении 3300 В в условиях резонансного контура.

Конструкция

• Конструктивное расположения элементов сглаживающего устройства.jpg

  Конструктивное расположения элементов сглаживающего устройства

• Конструктивное выполнение сглаживающего устройства Орлва.png

  Конструктивное выполнение сглаживающего устройства

Конструктивное исполнение сглаживающего устройства

Примечание

Катушки индуктивности изготовлены из медного провода ПР-500 различного сечения и количества витков. Применяют бумажно-масляные конденсаторы ФМТ4-12 с ёмкостью 12 мкФ, рассчитанные на напряжение 4 кВ.

Резонансные катушки и конденсаторы устанавливают в отдельных помещениях закрытой части ТП или в металлических шкафах.

Крупногабаритные реакторы устанавливают в камерах с металлическими ограждениями.

Для измерения псофометрического напряжения на выходе СУ на тяговых подстанциях устанавливаюь прибор ИМН.

Источники

1. Все о конденсаторах. Статья: Классификация и система условных обозначений конденсаторов [Электронный ресурс]

URL: www.amfilakond.ru/article3.shtm (дата обращения 05.04.15г.);

1. Трайвас М. Д. Высшие гармонические выпрямленного напряжения и их снижение на тяговых подстанциях постоянного тока. — М., «Транспорт», 1964. 100с.;
2. Б. С. Барковский, Г. С. Магай, В. П. Маценко и др.; Под ред. М. Г. Шалимова. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций. — М.: Транспорт, 1990.-127с;
3. Почаевец В. С. Электрические подстанции: Учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. трансп. — М.: Желдориздат, 2011. — 512с. ISBN 5-94069-012-2;
4. Бадёр М. П. Электромагнитная совместимость/Учебник для вузов железнодорожного транспорта.-М.: УМК МПС,2002.-638с. ISBN 5-89035-065-X
5. Низов А. С. Электромагнитная совместимость. Методическое пособие с заданиями, методическими указаниями и справочными материалами. — Екатеринбург, 2006. — 68с.
6. ЦЭ-39. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций, пунктов питания и секционирования электрофицированных железных дорог;
7. Почаевец В. С. Электрооборудование и аппаратура электрических подстанций: Учебное пособие для студентов вузов, техникумов, колледжей и учащихся образовательных учреждениях ж.-д. транспорта, осуществляющих начальную профессиональную подготовку.-М.: УМК МПС России, 2002.-52с. ISBN 5-89035-049-8;
8. Электрические сети [Электронный ресурс]: URL:leg.co.ua/arhiv/podstancii/elektrosnabzhenie-elektrificirovannyh-zheleznyh-dorog-11.html;
9. lokomo.ru/ [Электронный ресурс]: URL:lokomo.ru/elektrosnabzhenie/sglazhivayuschie-ustroystva.html
10. Бей Ю. М., Мамошин Р. Р., Пупынин В. Н., Тяговые подстанции / Учебник для вузов ж.-д. транспорта. — М.: Транспорт, 1986 — 319с.;
11. Реакторы сглаживающих устройств тяговых подстанций постоянного тока. Нормы безопасности. ЦЭПЗ- 2003. Москва.

Отрывок, характеризующий Сглаживающее устройство

Из больших глаз ее светились лучи доброго и робкого света. Глаза эти освещали всё болезненное, худое лицо и делали его прекрасным. Брат хотел взять образок, но она остановила его. Андрей понял, перекрестился и поцеловал образок. Лицо его в одно и то же время было нежно (он был тронут) и насмешливо.
– Merci, mon ami. [Благодарю, мой друг.]
Она поцеловала его в лоб и опять села на диван. Они молчали.
– Так я тебе говорила, Andre, будь добр и великодушен, каким ты всегда был. Не суди строго Lise, – начала она. – Она так мила, так добра, и положение ее очень тяжело теперь.
– Кажется, я ничего не говорил тебе, Маша, чтоб я упрекал в чем нибудь свою жену или был недоволен ею. К чему ты всё это говоришь мне?
Княжна Марья покраснела пятнами и замолчала, как будто она чувствовала себя виноватою.
– Я ничего не говорил тебе, а тебе уж говорили . И мне это грустно.
Красные пятна еще сильнее выступили на лбу, шее и щеках княжны Марьи. Она хотела сказать что то и не могла выговорить. Брат угадал: маленькая княгиня после обеда плакала, говорила, что предчувствует несчастные роды, боится их, и жаловалась на свою судьбу, на свекра и на мужа. После слёз она заснула. Князю Андрею жалко стало сестру.
– Знай одно, Маша, я ни в чем не могу упрекнуть, не упрекал и никогда не упрекну мою жену , и сам ни в чем себя не могу упрекнуть в отношении к ней; и это всегда так будет, в каких бы я ни был обстоятельствах. Но ежели ты хочешь знать правду… хочешь знать, счастлив ли я? Нет. Счастлива ли она? Нет. Отчего это? Не знаю…
Говоря это, он встал, подошел к сестре и, нагнувшись, поцеловал ее в лоб. Прекрасные глаза его светились умным и добрым, непривычным блеском, но он смотрел не на сестру, а в темноту отворенной двери, через ее голову.
– Пойдем к ней, надо проститься. Или иди одна, разбуди ее, а я сейчас приду. Петрушка! – крикнул он камердинеру, – поди сюда, убирай. Это в сиденье, это на правую сторону.
Княжна Марья встала и направилась к двери. Она остановилась.
– Andre, si vous avez. la foi, vous vous seriez adresse a Dieu, pour qu'il vous donne l'amour, que vous ne sentez pas et votre priere aurait ete exaucee. [Если бы ты имел веру, то обратился бы к Богу с молитвою, чтоб Он даровал тебе любовь, которую ты не чувствуешь, и молитва твоя была бы услышана.]
– Да, разве это! – сказал князь Андрей. – Иди, Маша, я сейчас приду.
По дороге к комнате сестры, в галлерее, соединявшей один дом с другим, князь Андрей встретил мило улыбавшуюся m lle Bourienne, уже в третий раз в этот день с восторженною и наивною улыбкой попадавшуюся ему в уединенных переходах.
– Ah! je vous croyais chez vous, [Ах, я думала, вы у себя,] – сказала она, почему то краснея и опуская глаза.
Князь Андрей строго посмотрел на нее. На лице князя Андрея вдруг выразилось озлобление. Он ничего не сказал ей, но посмотрел на ее лоб и волосы, не глядя в глаза, так презрительно, что француженка покраснела и ушла, ничего не сказав.
Когда он подошел к комнате сестры, княгиня уже проснулась, и ее веселый голосок, торопивший одно слово за другим, послышался из отворенной двери. Она говорила, как будто после долгого воздержания ей хотелось вознаградить потерянное время.
– Non, mais figurez vous, la vieille comtesse Zouboff avec de fausses boucles et la bouche pleine de fausses dents, comme si elle voulait defier les annees… [Нет, представьте себе, старая графиня Зубова, с фальшивыми локонами, с фальшивыми зубами, как будто издеваясь над годами…] Xa, xa, xa, Marieie!
Точно ту же фразу о графине Зубовой и тот же смех уже раз пять слышал при посторонних князь Андрей от своей жены.
Он тихо вошел в комнату. Княгиня, толстенькая, румяная, с работой в руках, сидела на кресле и без умолку говорила, перебирая петербургские воспоминания и даже фразы. Князь Андрей подошел, погладил ее по голове и спросил, отдохнула ли она от дороги. Она ответила и продолжала тот же разговор.
Коляска шестериком стояла у подъезда. На дворе была темная осенняя ночь. Кучер не видел дышла коляски. На крыльце суетились люди с фонарями. Огромный дом горел огнями сквозь свои большие окна. В передней толпились дворовые, желавшие проститься с молодым князем; в зале стояли все домашние: Михаил Иванович, m lle Bourienne, княжна Марья и княгиня.
Князь Андрей был позван в кабинет к отцу, который с глазу на глаз хотел проститься с ним. Все ждали их выхода.
Когда князь Андрей вошел в кабинет, старый князь в стариковских очках и в своем белом халате, в котором он никого не принимал, кроме сына, сидел за столом и писал. Он оглянулся.
– Едешь? – И он опять стал писать.
– Пришел проститься.
– Целуй сюда, – он показал щеку, – спасибо, спасибо!
– За что вы меня благодарите?
– За то, что не просрочиваешь, за бабью юбку не держишься. Служба прежде всего. Спасибо, спасибо! – И он продолжал писать, так что брызги летели с трещавшего пера. – Ежели нужно сказать что, говори. Эти два дела могу делать вместе, – прибавил он.
– О жене… Мне и так совестно, что я вам ее на руки оставляю…
– Что врешь? Говори, что нужно.
– Когда жене будет время родить, пошлите в Москву за акушером… Чтоб он тут был.
Старый князь остановился и, как бы не понимая, уставился строгими глазами на сына.
– Я знаю, что никто помочь не может, коли натура не поможет, – говорил князь Андрей, видимо смущенный. – Я согласен, что и из миллиона случаев один бывает несчастный, но это ее и моя фантазия. Ей наговорили, она во сне видела, и она боится.
– Гм… гм… – проговорил про себя старый князь, продолжая дописывать. – Сделаю.
Он расчеркнул подпись, вдруг быстро повернулся к сыну и засмеялся.
– Плохо дело, а?
– Что плохо, батюшка?
– Жена! – коротко и значительно сказал старый князь.
– Я не понимаю, – сказал князь Андрей.
– Да нечего делать, дружок, – сказал князь, – они все такие, не разженишься. Ты не бойся; никому не скажу; а ты сам знаешь.
Он схватил его за руку своею костлявою маленькою кистью, потряс ее, взглянул прямо в лицо сына своими быстрыми глазами, которые, как казалось, насквозь видели человека, и опять засмеялся своим холодным смехом.
Сын вздохнул, признаваясь этим вздохом в том, что отец понял его. Старик, продолжая складывать и печатать письма, с своею привычною быстротой, схватывал и бросал сургуч, печать и бумагу.
– Что делать? Красива! Я всё сделаю. Ты будь покоен, – говорил он отрывисто во время печатания.
Андрей молчал: ему и приятно и неприятно было, что отец понял его. Старик встал и подал письмо сыну.
– Слушай, – сказал он, – о жене не заботься: что возможно сделать, то будет сделано. Теперь слушай: письмо Михайлу Иларионовичу отдай. Я пишу, чтоб он тебя в хорошие места употреблял и долго адъютантом не держал: скверная должность! Скажи ты ему, что я его помню и люблю. Да напиши, как он тебя примет. Коли хорош будет, служи. Николая Андреича Болконского сын из милости служить ни у кого не будет. Ну, теперь поди сюда.
Он говорил такою скороговоркой, что не доканчивал половины слов, но сын привык понимать его. Он подвел сына к бюро, откинул крышку, выдвинул ящик и вынул исписанную его крупным, длинным и сжатым почерком тетрадь.
– Должно быть, мне прежде тебя умереть. Знай, тут мои записки, их государю передать после моей смерти. Теперь здесь – вот ломбардный билет и письмо: это премия тому, кто напишет историю суворовских войн. Переслать в академию. Здесь мои ремарки, после меня читай для себя, найдешь пользу.
Андрей не сказал отцу, что, верно, он проживет еще долго. Он понимал, что этого говорить не нужно.
– Всё исполню, батюшка, – сказал он.
– Ну, теперь прощай! – Он дал поцеловать сыну свою руку и обнял его. – Помни одно, князь Андрей: коли тебя убьют, мне старику больно будет… – Он неожиданно замолчал и вдруг крикливым голосом продолжал: – а коли узнаю, что ты повел себя не как сын Николая Болконского, мне будет… стыдно! – взвизгнул он.
– Этого вы могли бы не говорить мне, батюшка, – улыбаясь, сказал сын.
Старик замолчал.
– Еще я хотел просить вас, – продолжал князь Андрей, – ежели меня убьют и ежели у меня будет сын, не отпускайте его от себя, как я вам вчера говорил, чтоб он вырос у вас… пожалуйста.
– Жене не отдавать? – сказал старик и засмеялся.
Они молча стояли друг против друга. Быстрые глаза старика прямо были устремлены в глаза сына. Что то дрогнуло в нижней части лица старого князя.
– Простились… ступай! – вдруг сказал он. – Ступай! – закричал он сердитым и громким голосом, отворяя дверь кабинета.
– Что такое, что? – спрашивали княгиня и княжна, увидев князя Андрея и на минуту высунувшуюся фигуру кричавшего сердитым голосом старика в белом халате, без парика и в стариковских очках.
Князь Андрей вздохнул и ничего не ответил.
– Ну, – сказал он, обратившись к жене.
И это «ну» звучало холодною насмешкой, как будто он говорил: «теперь проделывайте вы ваши штуки».
– Andre, deja! [Андрей, уже!] – сказала маленькая княгиня, бледнея и со страхом глядя на мужа.
Он обнял ее. Она вскрикнула и без чувств упала на его плечо.
Он осторожно отвел плечо, на котором она лежала, заглянул в ее лицо и бережно посадил ее на кресло.
– Adieu, Marieie, [Прощай, Маша,] – сказал он тихо сестре, поцеловался с нею рука в руку и скорыми шагами вышел из комнаты.
Княгиня лежала в кресле, m lle Бурьен терла ей виски. Княжна Марья, поддерживая невестку, с заплаканными прекрасными глазами, всё еще смотрела в дверь, в которую вышел князь Андрей, и крестила его. Из кабинета слышны были, как выстрелы, часто повторяемые сердитые звуки стариковского сморкания. Только что князь Андрей вышел, дверь кабинета быстро отворилась и выглянула строгая фигура старика в белом халате.