4.3. Высшие гармонические составляющие тока и напряжения

Вследствие несинусоидальности тока вентилей первичный ток у трансформаторов выпрямительных агрегатов также несинусоидален (рис. 4.2). Кроме тока i_1,1 основной частоты он содержит высшие гармонические составляющие. По отношению к сети питания эти токи являются реактивными и, не создавая полезной мощности (3.14), лишь нагревают обмотки трансформатора. Порядок высших гармонических составляющих в токе сетевой обмотки

n=k×p×m₂±1, (4.11)

где k - последовательный ряд чисел, причём у трёхфазных выпрямителей отсутствуют токи чётных гармоник, а также гармоник, кратных трём. Шестифазные и трёхфазные мостовые схемы содержат в первичном токе 1, 5, 7, 11, 13 и 17-ю гармоники, а двенадцатифазные - 1, 11, 13, 23 и 25-ю. Порядок гармонических составляющих в кривой первичного тока приведён в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Гармонические составляющие в токе сетевой обмотки

при отсутствии регулирования напряжения, % от основной гармоники

Порядок гармонических составляющих	pm2=6		pm2=12
	wL0=¥	wL0=0	wL0=¥	wL0=0
1-я 5-я 7-я 11-я 13-я действующее значение тока сетевой обмотки	100 20 14,3 9,1 7,7 104,5	100 18,6 11,3 8,5 6,5 104	100 - - 9,1 7,7 101,5	100 - - 8,8 7,2 101

В сетях переменного тока, питающих выпрями­тельные ус­тановки, не только ток, но и напряже­ния отличаются от сину­соидальных и содержат высшие гармонические со­ставляющие. Причиной этого являются несинусои­дальные падения напряже­ния в сопро­тивлениях пи­тающей сети за счёт неси­нусоидального тока. Выс­шие гармонические токи и напряжения вызывают ухуд­шение коэффициента мощ­но­сти и дополнительные по­тери энергии в преобразо­ва­тельных трансформато­рах. Снижения высших гар­мониче­ских можно достиг­нуть уве­личением фазности выпрями­тельных агрегатов или уста­новкой фильтров. В мощных выпрямительных агрегатах, у которых трансформаторы имеют две или четыре вен­ти­ль­ные об­мотки и мостовую схему выпрямления, од­ну по­ловину вентильных обмоток соеди­няют в звез­ду, а вто­рую - в треугольник. При этом получается эквивалент­ный две­­надцатифаз­ный режим воздействия на сеть и в первичном токе отсутст­вуют пятая и седьмая гар­мониче­ские.

При наличии нескольких агрегатов с нулевой схемой выпрямления для создания условного две­на­дцатифаз­но­го режима вы­пря­м­ления по­ловину агрега­тов заказывают с пер­вич­ной обмоткой, соединённой в звез­ду, а вторую половину - соединённой в треугольник.

Фильтры высших гармонических создают для них режим, близкий к короткому замыканию (п. 3.6), что предотвращает выход высших гармонических в питающую сеть.

Неуправляемый выпрямитель LH®¥ а)	Управляемый выпрямитель LH®¥ б)
Управляемый выпрямитель с До в)	Неуправляемый выпрямитель г)
Управляемый выпрямитель д)
Рис. 4.2. Кривые напряжения и тока сетевой обмотки тран­сфор­ма­торов, пита­ю­щих выпрямители: а, б, в – одно­фаз­ные; г, д – трёхфазные