Порівняльний аналіз параметрів тролейних шинопроводів різної геометричної форми за умови наявності вищих гармонік струму

Анотація

Сучасні системи цехового електропостачання можуть мати значну довжину. Тому їх параметри та електричні характеристики істотно впливають на якість електроенергії, режими роботи електроприймачів та енергоефективність технологічних процесів. Наявні в інженерній практиці методики розрахунку параметрів та характеристик шинопроводів ґрунтуються на методах схемного моделювання. Параметри схем зазвичай визначаються основі узагальнених рівнянь. Ці рівняння отримані внаслідок низки припущень, що обмежує область їх використання. Альтернативою методикам, заснованим на емпіричних залежностях, може бути застосування методів розрахунку електричних параметрів і характеристик на основі польового моделювання. Таким чином у роботі запропонована математична двовимірна польова модель електромагнітних процесів у частотній постановці задачі, яка дозволяє з високою точністю та ефективністю чисельної реалізації проводити декомпозицію електромагнітних процесів в активних елементах тролейного шинопровода і для кожної відповідної амплітуди і частоти k-ї гармоніки струму визначати електромагнітні параметри тролейного шинопровода з урахуванням їх конструктивних особливостей, нелінійності магнітних та електрофізичних властивостей матеріалів, скін-ефекту, ефекту близькості, поверхневих та зовнішніх поверхневих ефектів. Виконано загальний аналіз активного та індуктивного опорів фазних тролей шинопровода залежно від їх форми, матеріалу та спектру гармонік струму. Наведено рівень несиметрії параметрів шинопроводів, що викликано ефектами близькості, поверхневими ефектами, скін-ефектами та іншими крайовими ефектами. Встановлено, що при наявності вищих гармонік струму, параметри (активний і реактивний опори) тролеїв шинопровода не залежать від амплітуди k-х гармонік струму, а залежать лише від їх частоти. Рівень несиметрії падіння напруги для всіх форм фазних тролеїв шинопровода викликано несиметрією їх параметрів. Серед досліджених L-, W-, I-, U- та X-подібних форм тролеїв шинопровода встановлено, що найбільш оптимальною формою сталевих і мідних тролеїв шинопровода є куткова форма тролеїв (L-подібна форма), при якій забезпечується найменше прирощення активного та реактивного опорів тролеїв шинопровода, викликаного дією вищих гармонік струму, а також найменший рівень їх несиметрії між фазами тролеїв шинопровода.