57,58. Многофазный иппт

При прочих равных усло­виях величина пульсаций снижается с увели­чением частотыf. Этот параметр ограничен свой­ствами применяемых в этой схеме ключевых и других силовых элемен­тов. Для устранения этого недостатка иногда прибе­гают к использованию многофазных преобразователей (рис.6.6), представляющих собой n однофазных, работающих на одну нагрузку и от одного источника питания. Дроссель L в этом случае имеет n магнитосвязанных обмоток w_l, w₂,...w_n. Частота пульсаций выходного напряжения в этой схеме в n раз выше, чем в однофазной, в результате чего улучшается технико-экономические показатели преобразователя.

Для расширения диапазона регулирования выходного напряжения в рассматриваемом классе преобразователей иногда используются двухобмоточные дроссели с автотрансформаторной связью (рис.6.7).

Существенное увеличение выходного напряжения здесь может быть достигнуто подбором соотношения витков обмотки дросселяL.

59. Физический смысл мощности искажения в силовых преобразователях.

60. Физический смысл реактивной мощности в силовых преобразователях.

Существование реактивной мощности объясняется наличием в цепи реактивных элементов (индуктивность L, ёмкость С). При наличии этих элементов в цепи образуется угол между векторами напряжения и тока. Это объясняется тем, что при прохождении через индуктивность вектор ток отстает от вектора напряжения, а при прохождении через ёмкость вектор напряжения отстает от вектора тока. В реальных цепях всегда существует реактивная мощность. Она не потребляется потребителями эл. энергии, а циркулирует между сетью и потребителем. При этом она нагружает как саму сеть, так и подключенные к ней потребители, трансформаторы и т. д. Наличие реактивных компонентов в цепи объясняет отличие значения от единицы. То есть при наличии реактивных компонентов, а значит при существовании реактивной мощности в цепи (или сети) происходит снижение коэффициента мощностиза счет изменения угла φ. При идеальной чисто активной нагрузки φ=0, а значитпринимает максимальное значение, равное 1. При расчетах реактивная мощность входит в состав полной мощности. И если не учитываются или не существуют мощности искажения, не симметрии(для 3-х фазных сетей) и т. д., то формула выглядит так:; гдеP-активная мощность, Q-реактивная мощность, S-полная мощность. Наличие реактивной мощности увеличивает полную мощность цепи, что отражается при выборе силовых полупроводниковых приборов для устройств, работающих в этой цепи, т. е. при их выборе нужно исходить не из значения активной мощности, а из значения реактивной мощности.

61. Физический смысл мощности несимметрии в силовых преобразователях.

Существование мощности не симметрии в трех фазных сетях объясняется неравным распределением однофазных нагрузок в данной сети. Вследствии неравномерной загрузки фаз образуются уравнительные токи: 1)токи обратной последовательности, 2)токи нулевой последовательности (для четырех проводных сетей).

Согласно установленным нормам для четырехпроводных сетей напряжением 0,38 В, номинальная не симметрия должна не превышать следующих значений:

1. Для обратной последовательности – 2%;

2. Для нулевой последовательности – 4%.

Как было выяснено данная проблема не имеет универсального и единственного решения. Есть множество, способов устранения не симметрии но для применения любого из них необходимо корректировать параметры СУ. Но несмотря на это применение и дальнейшее развитие СУ очень важно для борьбы с таким вредным явлением, как мощность не симметрии. Это объясняется тем, что мощность не симметрии наносит ощутимое негативное воздействие на электрическую сеть и опасна для электрического оборудования, подключенного к этой сети.

Известно большое количество методов симметрирования трехфазных систем. Их подразделяют на методы внутреннего и внешнего симметрирования.

Внутренним симметрированием называют равномерное распределение однофазных приемников электроэнергии по фазам, осуществляемое без дополнительных по отношению к сети устройств. Для получения наиболее равномерно нагруженной и симметричной сети необходимо правильно распределять однофазные нагрузки по фазам, учитывая при этом мощность этих нагрузок и продолжительность включения (ПВ), ещё на стадии проектирования системы электроснабжения объекта.

Внешним симметрированием называют искусственное симметрирование с применением различных дополнительных устройств, подключаемых к трехфазной системе таким образом, чтобы обеспечить в системе только токи прямой последовательности, т. е. компенсировать токи обратной и /или нулевой последовательностей. Внешнее симметрирование является наиболее универсальным способом решения проблемы не симметричного подключения однофазной нагрузки к трех фазной сети. Ниже будут рассмотрены основные способы внешнего симметрирования.

1. Способы симметрирования трехфазной сети при несимметричной нагрузке.

Режим трехфазной системы будет симметричен и уравновешен, как было уже сказано раньше, только при наличии в ней системы токов и напряжений прямой последовательности. В этом случае пульсирующая мощность будет равна нулю. Компенсация токов обратной последовательности достигается следующими способами:

• Подключение к недогруженным фазам дополнительных сопротивлений.

Этот способ является самым простым из всех, но он не экономичен в результате значительных потерь мощности на дополнительных сопротивлениях.

• Двукратное преобразование преобразование энергии по схеме: трехфазный выпрямитель – однофазный инвертор.

Этот способ является сложным в реализации, экономичнее предшествующего, но все же не очень экономичен. Еще один недостаток данного способа – это возникающие при работе высшие гармоники, которые проникают в питающую сеть и искажают форму питающего напряжения.

• Применение преобразовательной электромеханической системы: трехфазный двигатель – однофазный генератор.

Этот способ обладает следующими недостатками: наличие вращающихся частей электрических машин, неэкономичность из-за потерь мощности в электрических машинах и большая установленная мощность оборудования.

• Симметрирование с помощью фазовых уравнителей.

В качестве фазовых уравнителей используются синхронные машины, создающие необходимую для компенсации пульсирующей мощности э.д.с. обратной последовательности. К недостаткам этого способа относятся: невысокие, т.е. плохие массогабаритные показатели, наличие вращающихся частей электрических машин, а также сложность конструкции.

• Симметрирование при помощи фазопреобразователей с вращающимся магнитным полем.

Способ заключается в том, что ко вторичным (роторным) обмоткам поворотным трансформаторов подключаются симметрирующие элементы. Величина и фаза компенсирующего тока обратной последовательности могут регулироваться как с помощью поворота ротора, так и с помощью изменения параметров симметрирующих элементов. Этому способу присущи практически те же недостатки как и предыдещему.

• Использование симметрирующего эффекта трехфазных асинхронных двигателей.

Трехфазный асинхронный двигатель, подключенный к сети с несимметричной нагрузкой, стремиться создать восстановить симметрию системы за счет создания компенсирующей системы токов обратной последовательности. К недостаткам можно отнести наличие вращающихся частей двигателя и потери мощности в нем.

• Способ симметрирования с помощью введения системы добавочных э.д.с.

Система добавочных э.д.с. может быть получена либо за счет пофазного различия в коэффициентах трансформации, либо за счет падения напряжения от токов нагрузки в пофазно различных добавочных сопротивлениях. Недостаток данного способа – необходимо иметь трансформатор с возможностью регулирования коэффициента трансформации в каждой фазе отдельно, при использовании добавочных сопротивлений происходит потеря мощности.

• Симметрирование при работе трансформаторов двумя фазами.

Способ заключается в том, что на стороне треугольника трансформатора Д/У₀, работающего со стороны звезды двумя фазами, включают дополнительное сопротивление в тот из линейных проводов, к которому подключены обмотки обтекаемых токами фаз трансформатора. Симметрирование по данному способу не является полным.

• Компенсация статической мощности с помощью симметрирующих устройств (СУ).

В этом случае специальные СУ, подключаемые к трехфазной системе, создают в ней пульсирующую мощность, равную по величине и противоположную по фазе существующей, в следствии не симметрии, пульсирующей мощности. Эти СУ весьма разнообразны и выполняются как с электрическими так и с электромагнитными связями. В зависимости от технической возможности и экономической нецелесообразности эти схемы могут быть как регулируемыми так и нерегулируемыми. Этот способ симметрирования получил наибольшее распространение в настоящее время.