Порядок выполнения работы

1. Открыть файл «Магнитное влияние.xls» и ознакомиться с интерфейсом программы.

2. Снять зависимость U_м от ширины сближения линии связи с тяговой сетью при заданном коэффициенте экранирующего действия оболочки кабеля S_o (задается преподавателем).

3. Данные занести в таблицу и построить график зависимости f(U_м, a). Сделать выводы.

4. Снять зависимость U_v от коэффициента экранирующего действия оболочки кабеля S_o при заданной ширине сближения линии связи с тяговой сетью (задается преподавателем).

5. Данные занести в таблицу и построить график зависимости f(U_м, S_o). Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Поясните физический смысл возникновения магнитного влияния?

2. Чем обусловлено магнитное влияние?

3. От каких взаимных параметров зависит значение опасного напряжения при магнитном влиянии?

Лабораторная работа № 3. Изучение сглаживающего фильтра тяговой подстанции

Цель работы: изучение назначения, характеристик и схем сглаживающих фильтров тяговой подстанции постоянного тока; изучение характеристик сглаживающего фильтра на модели фильтра.

Краткие теоретические сведения

Для снижения переменной составляющей выпрямленного напряжения на шинах 3.3 кВ на каждой тяговой подстанции постоянного тока монтируется специальное сглаживающее устройство, представляющее собою фильтр, построенный по Г-образной схеме.

Фильтры тяговых подстанций состоят из реактора и ряда включенных параллельно друг другу индуктивно-емкостных контуров (рис. 3), настроенных на разные частоты, так чтобы параметры выполняли условие:

. (7)

Сопротивление индуктивно-емкостной цепочки на резонансной частоте определяется практически только активным сопротивлением катушки на этой частоте (это сопротивление, как правило, выше омического сопротивления катушки из-за скин-эффекта в проводах и потерь в сердечнике), поэтому на частоте настройки выход фильтра зашунтирован низкоомной цепочкой и напряжение гармоники падает в основном на реакторе, а не на нагрузке.

Рис. 3. Схема сглаживающего фильтра (а); схема замещения звена с учетом потерь в катушках (б)

Количественной характеристикой эффективности действия фильтра является коэффициент сглаживания . При известном коэффициенте сглаживания напряжение на выходе фильтра равно, где— напряжение гармоники на входе фильтра. Кроме того, применяется также и обратная коэффициенту сглаживания величина, называемая передаточным коэффициентом.

Зависимость передаточного коэффициента от частоты называют частотной передаточной функцией фильтра.

На рис. 3,а изображено одно звено фильтра; на рис. 3,б показана схема замещения звена с учетом потерь в катушках. По последней схеме несложно определить коэффициент сглаживания. Поскольку:

то

где

При расчете для частоты, на которую настроен один из контуров, можно считать, что определяется только настроенным контуромL_kC_k, поскольку его сопротивление мало по сравнению с сопротивлениями других ветвей. При этом и.

Значения коэффициентов сглаживания фильтров для некоторых частот по данным при C₁ = 140 мкФ, C₂ = 100 мкФ, C₃ = 90 мкФ, L₁ = 18,1 мГн, L₂ = 6,3 мГн, L₃ = 3,15 мГн, C_П = 280 мкФ для схемы типового фильтра по рис. 3. На рис. 4 изображены осциллограммы гармоник при подключении 1-го (а), 2-го (б) и 3-го (в) контуров.

Рис. 4. Осциллограммы гармоник при подключении 1-го (а), 2-го (б) и 3-го (в) контуров схемы рис. 3

При симметричном питающем напряжении выпрямленное напряжение содержит, кроме постоянной составляющей, гармоники, кратные 300 Гц. Поэтому в простейшем случае фильтр может представлять собой устройство, в котором резонансные цепи настроены на частоты 300, 600, 900 Гц. Иногда фильтр-устройство выполняют вообще только с одной резонансной цепочкой, настроенной на частоту 300 Гц. Модель фильтра, используемая в лабораторной работе, представляет собой простой однозвенный фильтр, имеющий резонансные цепочки (рис. 5).

Рис. 5. Модель звена в EWB, с учетом потерь в катушках

Помимо применения сглаживающих устройств, значительного снижения гармонических составляющих в тяговой сети достигают при использовании на тяговых подстанциях двенадцатипульсовых выпрямителей. В этом случае при симметричном питающем напряжении выпрямленное напряжение содержит только гармоники, кратные 600 Гц, и амплитуды соответствующих гармоник получаются меньше, чем при шестипульсовых выпрямителях.