- •1. Гостр 54149-2010
- •1.1 Основные определения.
- •1.2. Показателями кэ являются:
- •2. Классификация и характеристика показателей качества ээ.
- •2.1. Классификация.
- •2.2. Отклонения частоты.
- •2.3. Отклонения напряжения.
- •2.4. Влияние отклонений напряжения на на работу эп и эл. Сети.
- •2.8. Колебания напряжения.
- •2.5.Провалы и кратковременные исчезновения напряжения.
- •2.6.Временное перенапряжение.
- •2.7.Импульсное напряжение.
- •2.8.Несимметрия токов и напряжений.
- •2.8.3. Определение модулей напряжений симметричных составляющих по результатам измерения модулей линейных и фазных напряжений сети.
- •3. Несинусоидальность токов и напряжений.
- •3.1. Причина искажения кривой тока - эп с нелинейной вах.
- •3.2. Причина искажения кривой напряжения – потеря напряжения в сети.
- •3.3. Направление мощности, переносимой высшими гармониками у эп – источника гармоник.
- •3.4. Разложение периодических функций в ряд, метод наложения.
- •3.5. Особенности поведения высших гармоник (вг) в трехфазных сетях.
- •3.6. Особенность четных гармоник.
- •3.7. Токи, потребляемые из сети электроприемниками с нелинейной вах.
- •3.7.1. Вентильные преобразователи.
- •3.7.2. Телевизоры и персональные компьютеры.
- •3.7.3. Регуляторы мощности на встречно – параллельных тиристорах.
- •3.7.4. Электродуговые печи, электросварка.
- •3.7.5. Газоразрядные лампы.
- •3.8.1. Электродвигатели.
- •3.8.2. Дополнительные потери активной мощности в обмотках трансформатора:
- •3.8.3. Изоляция электроустановок.
- •3.8.4. Конденсаторные батареи.
- •3.8.5. Учет электроэнергии.
- •3.8.6. Системы автоматики и связи.
- •3.9. Расчет напряжения вг.
- •3.9.1.Сопротивление работающего асинхронного двигателя (ад) на вг.
- •3.9.2. Синхронные двигатели (сд).
- •3.9.3. Силовые трансформаторы и реакторы.
- •3.9.4. Расчет напряжения вг в сети с вентильными преобразователями.
- •3.10. Защита кб от резонанса токов на вг, фильтрокомпенсирующие устройства (фку).
- •Список литературы
3.7. Токи, потребляемые из сети электроприемниками с нелинейной вах.
3.7.1. Вентильные преобразователи.
Рассмотрим гармонический состав тока, потребляемого из сети для двух схем неуправляемых трехфазных выпрямителей с индуктивностью на стороне постоянного тока намного большей, чем на стороне переменного тока.
На рис. 1 приведена схема трехфазного однополупериодного выпрямителя и графики токов на сторонах постоянного и переменного токов, соответствующие различным значениям индуктивности в цепи выпрямленного тока.
Кривая 1 показывает пульсацию выпрямленного тока, который при нулевой индуктивности L совпадает по форме с выпрямленным напряжением. Из этой кривой видно, что за один период переменного тока наблюдаются три амплитуды пульсирующего выпрямленного тока и напряжения, т.е. кратность пульсации m = 3.
Рис.3.7.1. Кривые токов трехфазного однополупериодного выпрямителя.
Кривая 4 – это ток фазы А, потребляемый из сети первичной обмоткой трансформатора Т при большой индуктивности L. Разложение этой периодической несинусоидальной функции в ряд Фурье имеет следующий вид:
ia = ,
где: Io – постоянная составляющая тока фазы А,
Im – амплитудное значение тока основной (первой) гармоники,
ωt – угловая частота основной гармоники тока.
Анализ разложения показывает, что:
а) присутствуют четные и нечетные гармоники,
б) отсутствуют гармоники, кратные трем,
в) амплитуда k-й гармоники в k раз меньше амплитуды первой гармоники,
д) кратность пульсаций выпрямленного напряжения m = 3, а номера присутствующих гармоник удобно вычислять по формуле k = m n ± 1, где n – целое число (для n = 1: k =2 и 4, для n = 2: k = 5 и 7 и т.д.). Таким образом в разложении присутствуют все члены ряда, кроме гармоник, кратных трем.
Амплитудный спектр токов основной и высших гармоник, потребляемых из сети трехфазным однополупериодным выпрямителем приведен на рис. 2.
Рис.3.7.2. Амплитудный спектр гармоник трехпульсного выпрямителя.
На рис. 3 приведена схема трехфазного мостового выпрямителя и графики напряжения и тока на сторонах постоянного и переменного токов при соединении трансформатора по схеме звезда-звезда..
Рис.3.7.3. Трехфазный мостовой выпрямитель с трансформатором звезда-звезда.
Рис.3.7.4. Трехфазный мостовой выпрямитель с трансформатором треугольник-звезда.
Напряжение на стороне постоянного тока U= пульсирует c частотой в 6 раз большей частоты питающей сети, т.е. кратность его пульсации m = 6.
На практике чаще всего индуктивность L велика и потребляемый из сети ток имеет форму прямоугольных (рис.3) или ступенчатых (рис.4) импульсов.
Независимо от схемы соединения, разложение несинусоидального тока в ряд Фурье имеет вид:
ia = 2, где
Id - действующее значение выпрямленного тока,
ωt – угловая частота основной гармоники тока.
Анализ разложения показывает, что:
а) отсутствуют четные гармоники,
б) отсутствуют гармоники, кратные трем,
в) амплитуда k-й гармоники в k раз меньше амплитуды первой гармоники.
Рис.3.7.5. Амплитудный спектр гармоник шестипульсного выпрямителя.
Кратность пульсации выпрямленного напряжения m = 6, а номера присутствующих гармоник также удобно вычислять по формуле k = m n ± 1, где n – целое число (для n = 1: k =5 и 7, для n = 2: k = 11 и 13 и т.д.). Таким образом в разложении присутствуют все члены ряда, кроме четных и гармоник, кратных трем. Амплитудный спектр гармоник тока шестипульсного выпрямителя приведен на рис.5.
Сравнивая амплитудные спектры трехпульсного (рис.2) и шестипульсного (рис.4) выпрямителей можно заметить, что высших гармоник стало значительно меньше: исчезли имеющие наибольшую амплитуду 2-я и 4-я гармоники, нет больше 8-й и 10-й гармоник и т.д.
Комбинированная схема: две трехфазные мостовые схемы с трансформаторами звезда-звезда и треугольник-звезда.
Рис. 3.7.6. Комбинация двух трехфазных мостовых выпрямителей.
Комбинированная схема (рис.3.7.6) позволяет получить кратность пульсации выпрямленного напряжения m=12. При этом в спектре остаются лишь гармоники с номерами 11, 13, 23, 25…, амплитуды которых невелики.