(812) 445-23-47(812) 445-24-76(812) 445-24-22(812) 325-21-80Отправить запрос:

Высшие гармоники и мощность короткого замыкания питающей сети.

Для выбора параметров элементов системы электроснабжения и для приближённой оценки влияния обычных (линейных) нагрузок на напряжение сети часто используют значение "мощности короткого замыкания", которое представляет собой условную величину полной трёхфазной мощности (Sк.з), равной произведению номинального напряжения сети (Uc) на значение тока установившегося трёхфазного короткого замыкания (Iк.з.) в данной точке сети:

Поскольку при таком определении мощности короткого замыкания его значение обратно пропорционально полному значению эквивалентного сопротивления сети со стороны источников питания, оно может использоваться, например, для приближённого вычисления падения напряжения сети (ΔUc ) под влиянием некоторой полной мощности (Sн) симметричной трёхфазной нагрузки:

        (1)

Неточности таких расчётов обусловлены, во-первых, тем, что в значении Sк.з не учитывается влияние сопротивлений "пассивных" элементов электрической сети (т. е. элементов на стороне потребителей), и, во-вторых, тем, что в выражении (1) не учитываются соотношения активных и реактивных составляющих в значениях полной мощности Sн и Sк.з.

В большинстве случаев погрешность приближённых расчётов с использованием значения Sк.з для токов основной частоты не превышает 15 - 20%. Однако для высших гармонических составляющих тока и напряжения использование таких расчётов в общем случае неприемлемо из-за возможных многократных изменений значения полного эквивалентного сопротивления сети (и особенно - его реактивной составляющей) для разных значений частоты гармоник тока.

Спектр гармоник при питании «от сети» и  «от электростанции».

Дроссели - 3% или 5%?.

Наибольшее распространение в современных системах регулируемого электропривода получили двухступенчатые статические преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Первая ступень таких преобразователей осуществляет преобразование переменного напряжения питающей сети в постоянное напряжение промежуточного звена, а вторая ступень формирует из этого постоянного напряжения выходное переменное напряжение требуемой частоты и величины. Поэтому влияние на питающую сеть большинства электроприводов определяется свойствами первой ступени таких преобразователей, т.е. свойствами выпрямителей.

Практически все известные типы статических преобразователей переменного напряжения в постоянное (выпрямителей) потребляют из сети несинусоидальные токи, т.е. нагружают сеть не только активной и реактивной мощностью, но и гармониками тока повышенных частот. Конкретные значения частот и величин этих гармонических составляющих тока зависят от многих факторов, например: тип выпрямителя (управляемый или неуправляемый), его схема (нулевая или мостовая), эквивалентное число фаз (две, три, шесть, двенадцать), тип нагрузки (с учётом фильтра постоянного тока - активная, активно-индуктивная, активно-емкостная), номинальная мощность и уровень токовой нагрузки и др.

В управляемых выпрямителях увеличение глубины регулирования напряжения вызывает значительное увеличение уровня высших гармоник тока и резкое увеличение реактивной составляющей сетевого тока основной частоты. Увеличение эквивалентного числа фаз всех типов выпрямителей вызывает резкое уменьшение количества высших гармоник тока и ещё более резкое уменьшение их суммарной (среднеквадратичной) величины. Поэтому основным средством непосредственного уменьшения уровня высших гармоник сетевого тока выпрямителей является использование неуправляемых (диодных) выпрямителей с повышенным эквивалентным числом фаз – шесть, двенадцать и более.

Для всех типов выпрямителей дополнительным фактором, оказывающим существенное влияние на уровень высших гармоник тока, является эквивалентная величина индуктивности на стороне переменного напряжения выпрямителя, т. е. суммарное значение индуктивности преобразовательного трансформатора (или заменяющего его токоограничивающего дросселя) и индуктивности питающей сети. Увеличение этой индуктивности в режимах непрерывного выпрямленного тока вызывает увеличение угла коммутации вентилей, а в режимах работы с прерывистым выпрямленным током увеличивает длительность протекания и уменьшает амплитуду тока вентилей. В обоих случаях обеспечивается улучшение формы сетевого тока, вызывающее заметное уменьшение его среднеквадратичного значения при практически неизменной величине основной гармоники. Это означает существенное уменьшение высших гармоник тока, причём в большей степени происходит уменьшение гармоник более высоких частот.

Обычно значение индуктивного сопротивления короткого замыкания преобразовательных трансформаторов составляет около (5…7)%, и индуктивность, соответствующая этому значению, бывает достаточной для предотвращения значительного увеличения высших гармоник тока неуправляемых (диодных) выпрямителей, питающих нагрузку с ёмкостным фильтром. Поэтому дроссели, которые часто устанавливают на входе бестрансформаторных выпрямителей и преобразователей частоты, обладают примерно таким же или несколько меньшим значением индуктивного сопротивления – обычно от 3 до 5%. Помимо отмеченных функций по улучшению гармонического состава тока установка дросселей обеспечивает ограничение токов внутренних коротких замыканий в преобразователях, что облегчает и повышает надёжность их защиты.

При равенстве номинальных токов дросселя и питаемой через него нагрузки относительное значение его индуктивного сопротивления (выраженное в процентах номинального сопротивления нагрузки) соответствует такому же относительному значению номинальной реактивной мощности дросселя (выраженному в процентах номинальной мощности нагрузки) и такому же относительному значению падения напряжения на дросселе при номинальном токе (выраженному в процентах номинального напряжения сети).

В связи с тем, что основная гармоника тока, потребляемого преобразователем частоты, почти полностью активна и содержит только небольшую реактивную составляющую ёмкостного характера, падение напряжения на дросселе при относительной величине его мощности до 10% практически не вызовет уменьшения напряжения на входе преобразователя частоты. Это объясняется тем, что падение напряжения на реактивном сопротивлении дросселя сдвинуто по фазе относительно активного тока (т. е. напряжения сети) на угол, близкий к 90 эл. град., и при его значении 10% уменьшение напряжение питания преобразователя составляет примерно 0,5%.

Увеличение индуктивного сопротивления дросселя в 2-3 раза (от 3-5% до 10%) не оказывает заметного влияния на основные режимы работы преобразователя частоты. Однако учитывая, что эффект дополнительного уменьшения высших гармоник тока при увеличении реактивного сопротивления дросселя выше 5% значительно снижается, а массогабаритные показатели, активные потери и стоимость возрастают примерно пропорционально его сопротивлению (мощности), использование такого увеличения в обычных условиях не целесообразно.

Отправить запрос.