И её составляющие в функции угла управления

Из-за присутствия в гармоническом составе фазного тока четных гармоник, содержание высших гармоник наиболее велико в средней части диапазона регулирования

.

Коэффициент искажения фазного тока компенсированного преобразователя

(3.97)

где –действующее значение основной гармоники.

При во всем диапазоне, коэффициент мощностиустройства будет равен коэффициенту искаженияи определяется следующим образом [158]:

–в диапазоне регулирования

(3.98)

–в диапазоне регулирования

(3.99)

График зависимости коэффициента искажения в функции угла регулирования представлен на рис. 3.25, построенный по выражениям (3.98) и (3.99).

Известно, что наличие высших гармонических в составе переменного тока, в мощных вентильных преобразователях, вызывает неблагоприятное влияние на показатели качества электроэнергии. Степень этого влияния в первую очередь зависит от абсолютных величин гармоник тока вентильных преобразователей. Показатель влияния преобразователя на питающую сеть принято определять через величину коэффициента искажения, так как в обычных схемах выпрямления он характеризует абсолютные величины высших гармоник тока.

Рис. 3.25. Изменение коэффициента искажения в функции угла управления

В компенсированном преобразователе величина коэффициента искажения характеризует лишь относительное содержание высших гармоник, так как согласно (3.83) величина полного потребляемого тока здесь является также функцией угла управления. Это позволяет считать, что несмотря на падающий характер зависимости (рис. 3.25), работа компенсированного преобразователя в зарегулированном состоянии не будет вести к ухудшению качества энергии, так как потребление тока с увеличением угла снижается.

Обоснованные рекомендации по улучшению состава тока, потребляемого компенсированным преобразователем можно дать лишь на основе гармонического анализа с учетом конечной длительности коммутаций. Как показано в [99], линейная аппроксимация формы токов преобразователей на участках коммутаций не вносит значительной погрешности в результаты гармонического анализа.

3.4.. Методика определения экономической эффективности

использования компенсированного выпрямителя

Пусть W_а.год– годовое потребление электроэнергии. Примем средневзвешенный коэффициент мощности преобразователяcos_ср.инд.. Тогда реактивная мощность преобразователя с фазовым управлением

W_р.год=W_а.годtg_ср.инд.

При средневзвешенном коэффициенте мощности компенсированного преобразователя cos_{ср.комп}1 определим сокращение перетока реактивной мощности в системе электроснабжения

W_р.год=W_а.годtg_ср.инд.

Сокращение потерь активной энергии при уменьшении перетока реактивной мощности характеризуется коэффициентом потерь К_п. Коэффициент потерь характеризует затраты активной мощности на компенсацию дополнительных потерь активной энергии при передаче одного кВАрч реактивной энергии в активном сопротивлении системы питания К_п [кВтч / кВАрч].

По [29] значение К_п=(0,07…0,15) и зависит от удаленности потребителя от источников питания (чем больше промежуточных трансформаций, тем больше значение К_п). Экономия активной энергии за счет сокращения перетока реактивной энергии

W_а.год =К_пW_р.год=(0,07…0,15)W_р.год

Годовая экономия за счёт сокращения перетока реактивной мощности

D=К_п W_р.годּβ,

где β – стоимость кВтч, руб/кВтч.

Стоимость в рублях высвобожденных компенсирующих устройств (конденсаторов), которые необходимо установить при использовании выпрямителей с естественной коммутацией

,

где Т – число часов работы преобразователя в году; К_комп– удельная стоимость компенсирующего устройства, руб/кВар.

Стоимость в рублях выпрямителя А₁с естественной коммутацией

А₁=РК_пр..

где К_пр – удельная стоимость преобразователя, руб/кВар; Р – установленная мощность, кВар.

При удорожании выпрямителя с искусственной коммутацией на m процентов от стоимости штатного преобразователя стоимость компенсированного преобразователя

.

Стоимость в рублях потерянной энергии в компенсирующих устройствах (конденсаторах)

С=W_р.годР_уд. β,

где Р_уд– потери в конденсаторе (0,004–0,008 кВт/кВар);

Годовые расходы

G_год=(А₂-А₁-В)Е – С,

где Е – нормативный коэффициент, определяемый сроком возобновления затрат на реконструкцию (4…5 лет). Следует отметить, что с предельным сроком окупаемости в ряде стран свя­зан средний срок списания первоначальной стоимости энергосберегающего обо­рудования. Так, например, в США после амортизационной реформы 1981 г. этот срок сокращен до 5 лет, что явилось мощным экономическим рычагом ускорения обновления оборудования в пользу нового энергосберегающего, соответствующе­го передовому уровню техники и технологии. Большие сроки окупаемости отно­сятся к наиболее дорогостоящим проектам.