3.10. Симетрування навантажень за схемою Штейнмеца та схемою реактора подільника

Найефективнішим способом симетрування однофазних навантажень є рівномірний розподіл їх між фазами трифазної мережі та забезпечення однакових режимів роботи. Однак цей спосіб неможливо застосувати у випадках наявності одиничних потужних неповнофазних електроприймачів. Для таких випадків запобігти впливу несиметрії навантаження або значно зменшити його можна за допомогою спеціальних симетрувальних пристроїв.

Найбільш відомими та ефективними схемами симетрування однофазних навантажень є схема Штейнмеца та схема з реактором-подільником.

а)

б)

Рис 3.8.Пристрої симетрування: а) за схемою Штейметца; б) за схемою з реактором-подільником.

Для установок з коефіцієнтом потужності близьким до одиниці (дугові печі непрямої дії, печі опору) застосовують схему Штейнмеца, а для установок з коефіцієнтом потужності до cos=0,866 рекомендується схема з реактором-подільником.

Для електротехнологічних установок з відносно постійним, малозмінним графіком навантаження (індукційні канальні, індукційні нагрівальні методичної дії, дугові непрямої дії, електрошлакові, опору прямого нагріву) застосовують некеровані пристрої, які встановлюють на стороні вищої напруги пічного трансформатора. Індукційні плавильні тигельні печі та індукційні установки нагріву промислової частоти за умов живлення від трифазних трансформаторів симетрують за допомогою керованих схем на стороні нижчої напруги. Управління пристроєм здійснюють комутацією частини секцій паралельно увімкнених конденсаторів та перемиканням відгалужень реактора.

Симетрування дво- та трифазних несиметричних навантажень з низьким коефіцієнтом потужності можна здійснити за допомогою трифазної конденсаторної батареї.

Розглянемо графоаналітичний метод визначення потужностей однофазних конденсаторів для симетрування напруги трифазної трипровідної мережі.

На рис.3.9 представлена схема ділянки трипровідної трифазної мережі, до якої приєднані однофазні навантаження _ab, _bc, _ca

Рис 3.9. Схема ділянки трифазної мережі трипровідної мережі

Рис 3.10. Визначення умовної потужності S₂, пропорційної струму оберненої послідовності.

потужність яких різні. Різними також будуть струми навантажень _ab, _bc, _caта струми фаз мережі _a, _b, _c. Відомо, струми прямої та оберненої послідовностей визначаються з виразів:

(3.17)

Якщо вектор міжфазної напруги _ав буде суміщений з дійсною віссю,вираз значення потужності прямої послідовності можна записати

, (3.18)

та вираз умовного значення потужності оберненої послідовності у вигляді

, (3.19)

де ₁ – напруга прямої послідовності.

За умови ₂<<₁можна записати

_(3.20)

Скористаємось наступними співвідношеннями:

струми фаз мережі:

_(3.21)

струми навантажень:

(3.22)

міжфазні напруги:

_(3.23)

Підставимо їх в (4.40) і після перетворювань отримаємо наступні вирази потужностей:

(3.24)

Для симетрування параметрів режиму використовуємо однофазні конденсатори пристрою компенсації реактивної потужності, з потужністю їх, за умов приєднання між фазами мережі - Q_ab, Q_bc, Q_ca. Вони мають бути розподілені між фазами таким чином, щоб з компенсувати струм оберненої послідовності І₂ або пропорційну йому умовну потужність S₂. При цьому повинна виконуватись умова:

(3.25)

Для визначення величин Q_ab , Q_bc , Q_ca виконуємо графічну побудову в осях Q_bc , ²·Q_ab , ·Q_са. (рис 3.10.)

Задаємо в масштабі величину Q’_bc (відрізок О_a ) та відкладаємо його на відповідній вісі координат. Від кінця вектора Q’_bc проводимо лінію паралельно вісі^2·Q_ab, а від кінця вектора 3· - лінію паралельно вісі ·Q_са. Від точки перетину цих ліній відрізки ab та bc у відповідному масштабі визначають величину потужностей конденсаторів Q’_ab , Q’_ca відповідно.

Рис. 3.11. Визначення потужності однофазних конденсаторів для симетрування режиму

Якщо змінювати первинну величину Q_bc, можна подібним до попереднього випадку чином отримати відповідні величини потужності конденсаторів Q_ab, Q_ca. У випадку, коли Q```<sub>bc</sub> відображене відрізком O<sub>f</sub> , загальна потужність усіх конденсаторів буде найменшою (Q```_K) за умови необхідного симетрування, причому Q```<sub>ab</sub>=0.Інакше кажучи, для випадків 1 та 2 додаткова потужність більша від Q```_K, розподіляється рівномірно між усіма фазами.