6. Вентильный электропривод как элемент системы
электроснабжения
Особенностью тиристорного преобразователя любого назначения, в том числе и тиристорного привода постоянного тока, как одного из элементов системы электроснабжения, является несинусоидальность потребляемого тока. При любой схеме преобразования ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора, имеет форму прямоугольного импульса, ширина которого зависит от числа m.
Так, для трехфазной нулевой схемы импульс тока имеет длительность 120○ (рис.1.2.в). Такой импульс может быть разложен на гармонические составляющие, содержащие в том числе и постоянную составляющую. В первичном токе трансформатора будут, очевидно, присутствовать только переменные составляющие разных частот. Гармонический состав тока зависит от схемы преобразователя и определяется его числом m:
n= km ±1, k=1, 2, 3… ,
где: n – номер гармоники тока.
Действующее значение тока гармоник определяется соотношением:
I(n)= I(1 ) / n,
где: I(1) - действующее значение тока 1-ой гармоники.
Обобщающим показателем несинусоидальности тока является коэффициент искажения:
ν= I(1) / I,
где: I- действующее значение потребляемого из сети тока;
I(1) – действующее значение 1-ой гармоники.
Гармонический состав тока и коэффициент искажений для основных схем преобразования приведены в таблице 1.
Таблица 1
|
Од онофазная мостовая |
Трехфазная нулевая |
Т Трехфазная мостовая |
m |
2 |
3 |
6 |
n |
1,3,5,7,9… |
1,2,4,5,7,8,10,11… |
1,5,7,11,13… |
ν |
0,9 |
0,827 |
0,955 |
По отношению к системе электроснабжения вентильный преобразователь является источником тока высших гармоник. Замыкаясь через индуктивности сети, эти гармоники создают соответствующие падения напряжения.
Рис.1.11. а) Принципиальная схема участка сети;
б) Эквивалентная схема для (n)-ой гармоники тока.
В результате этого форма сетевого напряжения в точке присоединения преобразователя становится также несинусоидальной. Несинусоидальность напряжения создает дополнительные потери в асинхронных двигателях, трансформаторах и может вызывать нарушения нормальной работы устройств релейной защиты и автоматики. Если в точке присоединения преобразователя подключена компенсирующая конденсаторная батарея (рис.1.11.а), то емкость этой батареи совместно с эквивалентной индуктивностью сети создает колебательный контур. Если резонансная частота этого контура совпадает с частотой одной из гармоник, генерируемых преобразователем, то возникает резонанс токов, при котором несинусоидальность напряжения может увеличиться, а конденсаторная батарея перегружается токами высших гармоник и преждевременно выходит из строя.
Указанные отрицательные явления могут иметь место, если суммарная мощность преобразователей соизмерима с мощностью сетевого трансформатора. Для уменьшения содержания высших гармоник используется: 1) переход к более сложным схемам преобразования с большим числом m;