28 Вопрос

Влияние работы вентильного электропривода на питающую сеть.

В вентильном электроприводе =I есть непосредственная связь нагрузки с сетью, то процессы в цепи нагрузки влияют на питающую сеть (как правило негативно), искажая 3-х фазное синусоидальное напряжение питающей сети.

Виды искажений и их причины:

1.Снижение действующего значения ~U из-за потребления из сети акт. Мощности.

2.Индуктивная составляющая тока сети сдвинута на 90 относительно синусоиды напряжения, вызывает намагничивание железа трансформаторов (снижая их перегрузочную способность), и снижает общий коэффициент мощности сети.

3. Несинусоидальность тока, потребляемого тиристорным преобразователем, а также возможная асимметрия тока в фазах вызывают искажения питающего напряжения (отклонение формы от синусоиды и сдвиг фазных и линейных синусоид, относительно друг друга).

4. Коммутационные провалы в кривых синусоид питающего напряжения. На интервале коммутации имеет место междуфазовое короткое замыкание коммутируемых фаз. .

Изменение тока в индуктивностях сети вызывает появление ЭДС самоиндукции, которая проявляется в виде более или менее глубоких провалов в синусоидах напряжения (рис 62).

Глубина провалов зависит от соотношения мощностей вентильного электропривода и мощности короткого замыкания сети. Их можно рассматривать как высокочастотные искажения пит. U.

Высшие гармоники вызывают доп-ные потери мощности в стали тр-ов и эл. машин..

29.Способы увеличения коэффициента мощности

Улучшение коэффициента мощности тиристорных преобразователей.

С ростом угла управления  увеличивается реактивная мощность Q, потребляемая преобразователем из сети, а его коэффициент мощности согласно (3-62) становится меньше, т.е. ухудшается.

Это явление снижает технико- экономические характеристики электрической сети. Поэтому на практике часто принимают меры по повышению коэффициента мощности вентильных электроприводов. Принятие таких мер тем более целесообразно, чем выше мощность электропривода, т.к. в этом случае даже небольшое повышение коэффициента мощности дает значительный экономический эффект за счет экономии электрической энергии.

Простейшим способом повышения коэффициента мощности является установка источников реактивной мощности, например, конденсаторов на первичной стороне трансформатора, питающего преобразователь. Емкость, включенная на синусоидальное напряжение, обеспечивает опережающий сдвиг тока относительно напряжения, т.е. эти устройства вырабатывают реактивную мощность и, таким образом, компенсируют отставание тока от напряжения, вызванное работой ТП на активно- индуктивную нагрузку.

При установке статических конденсаторов с целью улучшения коэффициента мощности тиристорного электропривода постоянного тока (система ТП-Д) возникает опасность выхода из строя этих конденсаторов из-за высокочастотных искажений синусоидального напряжения сети (коммутационных провалов). Дело в том, что для высших гармоник емкостное сопротивление конденсаторов очень мало и через эти емкости проходят большие токи высокой частоты, которые разогревают емкости и статические конденсаторы взрываются от перегрева. Поэтому в системах ТП-Д повышение коэффициента мощности с помощью статических конденсаторов возможно только в тех случаях, когда мощность короткого замыкания сети не менее, чем на два порядка превышает мощность тиристорного электропривода, и т.о. высокочастотные искажения напряжения незначительны.

Для мощных электроприводов нашли применение преобразовательные установки с последовательным соединением двух преобразователей, каждый из которых состоит из 3-х фазной мостовой схемы с питанием от отдельных трансформаторов или от одного трансформатора с двумя системами вторичных обмоток.

Мосты рассчитываются на половинное напряжение и на полный ток нагрузки, т.е. на половину полной мощности преобразовательной установки.

Такой преобразователь с двумя мостами работает следующим образом.

Если оба моста полностью включены (₁ =₂ =0),напряжение преобразователя максимальное. При регулировании напряжения в сторону снижения вначале изменяется угол ₁ и снижается выпрямленное напряжение одного моста, а напряжение второго моста остается постоянным. Когда напряжение первого моста снижается до нуля, результирующее напряжение преобразователя снижается до половинного значения, а при переводе первого моста в инверторный режим (_min) напряжение преобразователя стремится к нулю. Затем увеличивается угол управления ₂ второго моста и напряжение преобразователя стремится к максимальному отрицательному в инверторном режиме.

Таким образом, напряжение преобразователя определяется соотношением:

U_{d } = U_{d0 } ((cos ₁ + cos ₂)/2) (3-66)

Описанный способ управления преобразователем называют согласно-встречным управлением.

Одним из достоинств рассмотренной схемы последовательного соединения мостов является значительное уменьшение потребления реактивной мощности и повышение коэффициента мощности.

Это связано с тем, что при регулировании напряжения один из мостов всегда работает с минимальным потреблением реактивной мощности, т.е. этот мост работает в выпрямительном режиме при значении угла  близком к нулю, или в инверторном режиме при угле ₁ близком к 180.

Потребляемая реактивная мощность всего преобразователя определяется, в основном, реактивной мощностью второго моста. Эта мощность вдвое меньше реактивной мощности одномостового преобразователя, т.к. мощность каждого моста в двухмостовой схеме равна половине полной мощности преобразовательной установки.

Необходимо также отметить, что в рассмотренной схеме преобразователя повышается значение коэффициента искажения формы первичного тока  и, значит повышается значение коэффициента мощности (3-64). Повышение коэффициента  связано с тем, что мост ТП1 питается от вторичной обмотки трансформатора, включенной по схеме “звезда”, а мост ТП2- от обмотки трансформатора, включенной по схеме “треугольник”. Напряжение питания ТП2 сдвинуто от напряжения питания ТП1 на угол 30. Таким образом в результате получается двенадцатипульсное выпрямление.

Кроме рассмотренных выше способов повышения коэффициента мощности электропривода по системе ТП-Д существует ряд других способов. Одним из них является реализация регулирования напряжения за счет опережающего угла , при этом реактивная мощность генерируется в сеть.

Однако широкого распространения в практике этот способ не находит из-за его сложности и ненадежности.