第二章 交直型电力机车功率因数.ppt

第二章交直型电力机车的功率因数
§2-1 概述
1、交直型电力机车的电路结构
单相交流电
单相整流电路
二极管整流:SS1
桥式整流
不控整流:有级调速
半控整流:无级调速
全控整流:再生制动
可见,我国绝大多数电力机车均采用桥式整流电路,也就是相控整流调压方式。
2、相控整流调压的优点:
(1),使牵引电机力矩变化平滑,在机车起动时可以较好地利用轮轨粘着力,一般可使起动牵引力提高8%~10%;在运行中可以获得机车工作范围内的任意牵引力和机车速度;
(2)无级调压具有快速性,有利于更好地利用机车的惯性,特别是在山区线路,坡道多变的情况下,由于无级调压的快速性可节省电能2%~3%。
(3)采用相控调压,可取消笨重的有触点式调压开关,调压时不必切换主电路,故不需要限流元件,也不会有电弧产生。
§2-1 概述
3、相控整流调压的缺点:
交直型整流机车的最大缺点之一是功率因数较低和谐波分量较高。
(1)功率因数低,系统的利用率低,引起电网压降,引起无功损耗。电网压降与负载的无功功率大小成正比。
(2)谐波电流对通讯造成干扰,引起继电保护误动作。
§2-1 概述
4、功率因数的定义
前提假设:电网电压无畸变为正弦波。(而电网电流为非正弦波)
功率因数:
注意:这里的功率因数是总功率因数,与正弦波电路中的功率因数有区别。只有基波电流与输入电网电压同频率,可能产生有功功率,其他高次谐波电流与电网电压频率不同,只能产生无功功率。
§2-1 概述
§2-1 概述
谐波系数
相移系数
基波电压与基波电流之间的相位系数。
可见,机车整流电路的谐波和功率因数可以用PF、DF、HF来描述。
§2-1 概述
§2-2-1 不控整流电路的功率因数
§2-2 整流电路的功率因数
u
wt
wt
i
i
1
u
i
id
假设:L=∞,整流电流平直,不考虑换向重叠角γ,则电流i为方波。
根据假设,变压器原边绕组流过的方波电流与电网电压同相位。
§2-2-1 不控整流电路的功率因数
可见不控整流电路的功率因数较高,。
相移系数
电流畸变系数
功率因数
谐波系数
实际情况中要考虑换向重叠角γ(即整流元件的导通和关断有一个时间过程,不可能瞬间完成,管子中的电流有一个上升/下降的过程)
因此,交流电流要滞后交流电压,近似认为相移系数

换向重叠角取决于电压级位、变压器漏抗、负载电流。随着负载电流越大和电压极位越低,换向重叠角越大,相移系数越小,相应功率因数越低,但是不是正比关系。
§2-2-1 不控整流电路的功率因数
§2-2-2 全控整流电路的功率因数
id
i
u
T
1
T
3
T
2
T
4
+
Ud
-
i
1
i
wt
wt
u
Id
wt
u
d
α
φ
假设:L=∞,整流电流平直,不考虑换向重叠角γ,则电流i为方波。
电流与电压不同相,电流滞后电压一个角度,此角度为电路的控制角α。