25. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения. Фильтр напряжения обратной последовательности. Назначение, принцип построения схемы, векторные диаграммы.

Схема фильтра напряжения обратной последовательности (ФНОП), состоящего из активных и емкостных сопротивлений, показана на рис. 6-20. Согласно определению этот фильтр должен выделять из полного напряжения, поступающего на его вход, напряжение обратной последовательности и не должен пропускать напряжения прямой и нулевой последовательностей.

Рассмотрим поведение данного фильтра при подаче на его входные зажимы напряжений разных последовательностей. Заметим, что анализ работы фильтра напряжения можно проводить в режиме холостого хода, когда нагрузка к его выходным зажимам не подключена. Если фильтр напряжения будет правильно работать в режиме холостого хода, то подключение нагрузки приведет лишь к изменению абсолютной величины выходного напряжения, не искажая основных соотношений, характеризующих его работу.

Напряжение нулевой последовательности, как известно, имеет одинаковую величину и направление во всех фазах. Поэтому все входные зажимы фильтра, к которым в порядке электрического чередования подключены фазы напряжения А, В, С, будут иметь одинаковый потенциал. Стало быть будут иметь одинаковый потенциал и выходные зажимы фильтра.

Таким образом, напряжение на выходе фильтра, определяемое разностью потенциалов на зажимах обмотки реле, при подаче на вход фильтра напряжения нулевой последовательности будет равно нулю.

Под действием напряжений прямой последовательности подведенных соответственно к входным зажимам фильтра 1, 2, 3, по его активным и емкостным сопротивлениям будут проходить определенные токи. Векторная диаграмма, на которой показано распределение напряжений по элементам фильтра в этом случае, дана на рис. 6-20, б. Рассмотрим эту диаграмму более подробно, учитывая, что величины активных и емкостных сопротивлений, используемых в фильтре, имеют следующие соотношения:

Под действием напряжения приложенного к плечу фильтра R1 —хC1, т. е. между зажимами 1—2, через эти сопротивления проходит ток имеющий емкостный характер и опережающий напряжение на угол 30°. Этот ток на сопротивлениях R1 и хC1 создает падение напряжения совпадающее по направлению с вектором отстающее от этого тока на 90° (рис. 6-20, б).

Аналогичный треугольник напряжений может быть построен и для второго плеча фильтра (между зажимами 2—3), к которому подведено напряжение В этом плече ток будет опережать напряжение на угол 60°, так как емкостное сопротивление больше активного:

В результате, как следует из диаграммы, приведенной на рис. 6-20,б, выходные зажимы фильтра m — n имеют одинаковый потенциал. Таким образом, напряжение на зажимах реле при подаче на вход ФНОП напряжения прямой последовательности также будет равно нулю.

Диаграмма, характеризующая работу фильтра при подаче на его вход напряжения обратной последовательности, показана на рис. 6-20,в. В этом случае векторная диаграмма изменяется, так как изменяется чередование фазных напряжений на входе фильтра подведенных соответственно к зажимам 1, 2, 3. При этом между зажимами m — n появляется значительное напряжение пропорциональное величине обратной последовательности на входе ФНОП.

В результате рассмотренный нами ФНОП удовлетворяет условиям, поставленным выше. При подаче на его входные зажимы напряжений прямой и нулевой последовательностей напряжение на выходе фильтра равно нулю, а при подаче на вход напряжения обратной последовательности — имеет определенную величину. Следовательно, ФНОП будет выделять из полного напряжения, поданного на его вход, напряжение обратной последовательности, не пропуская напряжения других последовательностей.

Величина напряжения на выходе фильтра зависит от сопротивления подключенной к нему нагрузки. Доказано, что для максимальной отдачи мощности от фильтра напряжения должно быть соблюдено следующее условие:

где zH — сопротивление нагрузки, подключенной к выходным зажимам фильтра; zф.к.з, — сопротивление короткого замыкания фильтра, измеряемое со стороны его выходных зажимов, когда входные зажимы закорочены.

Поэтому на выходе фильтра обычно подключается специальное реле с соответствующими параметрами, что обеспечивает получение от фильтра наибольшей мощности. Промышленность, как правило, выпускает комплектные устройства фильтр-реле, в которые входит фильтр и реле. Фильтр-реле напряжения обратной последовательности, схема которого приведена на рис. 6-20, обозначается РНФ-1.