Схема питания тяговой сети трёхфазно-двухфазным трансформатором по схеме Скотта.

Для симметрирования тока в трёхфазной сети при питании однофазной тяговой нагрузки используют трёхфазно – двухфазные трансформаторы по схеме Скотта. Трансформатор состоит из двух однофазных трансформаторов с различными коэффициентами трансформации Ктт, включённых по специальной схеме рис.1.

Если две смежные МПЗ питать от двухфазной системы при сдвиге напряжения в тяговой сети на угол 90 эл. градусов, то при равных токах в плечах питания I_I = I_II и равных угловых сдвигах трёхфазная система внешнего электроснабжения нагружается симметрично.

Базисный трансформатор 1 включается первичной обмоткой на линейное напряжение Uвс, а высотный трансформатор 2 между фазой А и средним выводом О базисного трансформатора на напряжение U_АО. При этом

U_АО = (√3/2) Uвс.

Вектора первичных напряжений трансформатора Uвс и U_АО перпендикулярны друг другу и соответственно перпендикулярны вторичные напряжения U_I и U_II, питающие контактную сеть (рис.2).

 

 

А(ж)

В(з)

С(к)

I_В I_C I_A

W1/2 O W1/2 (√3/2)/W1

1 2

 

I_I W2 W2 I_II

I_О

U₁ U₂

Рис.1 Схема питания тяговой сети трансформатором по схеме Скотта:

1 – базисный трансформатор, 2 – высотный трансформатор

 

 

I_II

 

А U_II

 

φ_II

U_ВА U_АС

 

 

В С U_I

U_СВ φ_I

 

I_I

Рис.2 Векторная диаграмма напряжений и токов

 

 

I_C

+j

 

- 1 +1

I_A

 

I_B

 

Рис.4 Векторная диаграмма токов первичной обмотки трансформатора по схеме Скотта при равных токах в плечах питания.

 

На рис. 3. приведена зависимость коэффициента несимметрии тока по обратной последовательности К_2I = (n, n1) от соотношения токов в плечах питания тяги для трансформаторов по схеме Скотта и «звезда-треугольник» группа 11., где n = I₁ / I_II, n1 = I_II / I₁. По данной зависимости виден эффект симметрирования для трансформатора по схеме Скотта.

Выводы по эффекту симметрирования трансформаторов по схеме Скотта и «звезда-треугольник» группа 11:

1. Для всего диапазона соотношения токов в плечах питания тяги поездов коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К_2I для трансформатора по схеме Скотта меньше;

2. При n = 1 I₁ = I_II коэффициент несимметрии тока по обратной последовательности К_2I = 0 для тягового трансформатора по схеме Скотта и К_2I = 0,5 для трансформатора «звезда-треугольник» группа 11.

3. Тяговый трансформатор по схеме Скотта при n = 1 I₁ = I_II обеспечивает полное симметрирование тока в фазах трёхфазной сети внешнего электроснабжения (рис. 4).

1.3.2.На основании принципа симметрирования тока трёхфазной сети внешнего электроснабжения 90⁰ сдвигом напряжений левого и правого плеч питания разработаны другие схемы трансформаторов по симметрированию:

· Схема питания тяговой сети с комбинированным применением однофазных и трёхфазных трансформаторов на тяговой подстанции. Применена на электрифицированном участке железной дороге Кичера – Таксимо ВСЖД (БАМжд); Система тягового электроснабжения электрических железных дорог по схеме 2х25 кВ Японии;

· Система электроснабжения электрифицированной железной дороги 94 кВ с контактной сетью 25 кВ с использованием схемы двухкаскадного симметрирующего трансформатора мощностью 60 МВА 94 / 66, 5 / 27 кВ для головных тяговых подстанций и однофазных трансформаторов мощностью 16 МВА 94 / 27, 5 кВ для промежуточных подстанций