Kaip sumažinti ne sinusoidinę įtampą

Nemažai elektros vartotojų turi netiesinę srovės suvartojimo priklausomybę nuo naudojamos įtampos, dėl kurios jie suvartoja ne sinusoidinę srovę iš tinklo... Ši srovė, tekanti iš sistemos per tinklo elementus, sukelia ne -sinusoidinis įtampos kritimas juose, kuris „uždeda“ taikomą įtampą ir iškraipo. Sinusoidinis įtampos iškraipymas atsiranda visuose mazguose nuo maitinimo šaltinio iki netiesinio elektros imtuvo.

Harmoninių iškraipymų šaltiniai yra šie:

• lankinės krosnys plieno gamybai,

• vožtuvų keitikliai,

• transformatoriai su netiesinėmis voltų amperų charakteristikomis,

• dažnio keitikliai,

• indukcinės krosnys,

• besisukančios elektros mašinos,

• maitinamas vožtuvų keitikliais,

• televizijos imtuvai,

• liuminescencinės lempos,

• gyvsidabrio lempos.

Paskutinėms trims grupėms būdingas mažas atskirų imtuvų harmoninių iškraipymų lygis, tačiau didelė jų dalis lemia reikšmingą harmonikų lygį net ir aukštos įtampos tinkluose.

Taip pat žiūrėkite: Harmonikų šaltiniai elektros tinkluose ir Aukštesnių harmonikų atsiradimo šiuolaikinėse elektros energijos sistemose priežastys

Nesinusinės įtampos mažinimo būdus galima suskirstyti į tris grupes:

a) grandininiai sprendimai: netiesinių apkrovų paskirstymas atskiroje magistralės sistemoje, apkrovų paskirstymas skirtinguose SES blokuose su elektros variklių prijungimu lygiagrečiai su jais, keitiklių grupavimas pagal fazių dauginimo schemą, apkrova į didesnės galios sistemą,

b) filtravimo įtaisų naudojimas, siaurajuosčio rezonanso filtrų apkrovos lygiagrečiai įtraukimas, filtrų kompensavimo įtaisų (FCD) įtraukimas;

c) naudoti specialią įrangą, kuriai būdingas mažesnis aukštesnių harmonikų generavimo lygis, „nesočiųjų“ transformatorių naudojimas, daugiafazių keitiklių su pagerintomis energijos charakteristikomis naudojimas.

Plėtra elementarus galios elektronikos pagrindas ir nauji aukšto dažnio moduliavimo metodai lėmė, kad aštuntajame dešimtmetyje buvo sukurta nauja įrenginių klasė, pagerinti elektros energijos kokybę – aktyvieji filtrai (AF)... Iš karto atsirado aktyviųjų filtrų skirstymas į nuosekliuosius ir lygiagrečius, taip pat srovės ir įtampos šaltinius, dėl to susidarė keturios pagrindinės grandinės.

Kiekviena iš keturių struktūrų (1. 6 pav.) nustato filtro grandinę darbo dažniu: keitikliu esančius jungiklius ir pačių jungiklių tipą (dvipusis arba vienpusis jungiklis). Naudojamas kaip energijos kaupiklis keitiklyje, kuris tarnauja kaip srovės šaltinis (1.a, d pav.). induktyvumas, o keitiklyje, kuris tarnauja kaip įtampos šaltinis (1.b, c pav.), naudojama talpa.

Figūra 1.Pagrindiniai aktyvių filtrų tipai: a — lygiagretus srovės šaltinis; b — lygiagretus įtampos šaltinis; c — nuoseklios įtampos šaltinis; d — nuoseklus srovės šaltinis

Yra žinoma, kad filtro Z varža dažniu w lygi

Kai ХL = ХC arba wL = (1 / wC) dažniu w, įtampos rezonansas, o tai reiškia, kad filtro varža harmoninei ir įtampos komponentei, kurios dažnis w yra lygi nuliui Šiuo atveju harmoninės komponentės, kurių dažnis w, bus sugertos filtro ir neprasiskverbs į tinklą. Šiuo reiškiniu pagrįstas rezonansinių filtrų projektavimo principas.

Tinkluose su netiesinėmis apkrovomis, kaip taisyklė, atsiranda kanoninės serijos harmonikos, kurių eilės numeris yra ν 3, 5, 7,. … ..

2 pav. Galios rezonanso filtro ekvivalentinė grandinė

Atsižvelgdami į tai, kad XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), kur XL ir Xc yra reaktoriaus ir kondensatoriaus bloko varžos pagrindiniame dažnyje, gauname:

Filtras, kuris, be harmonikų filtravimo, generuos reaktyvioji galia, ir kompensuoja tinklo galios praradimą ir įtampą, vadinamas kompensavimo filtru (PKU).

Jeigu įrenginys, be aukštesnių harmonikų filtravimo, atlieka ir įtampos balansavimo funkcijas, tai toks įrenginys vadinamas filtrų balansavimu (FSU)... Struktūriškai FSU yra asimetrinis filtras, prijungtas prie tinklo linijos įtampos. Linijinės įtampos, prie kurios jungiamos FSU filtrų grandinės, pasirinkimą, taip pat į filtro fazes įtrauktų kondensatorių galios santykius lemia įtampos balansavimo sąlygos.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, matyti, kad tokie įrenginiai kaip PKU ir FSU vienu metu veikia keliuose įrenginiuose elektros kokybės rodikliai (nesinusinė, asimetrija, įtampos nuokrypis). Tokie elektros energijos kokybės gerinimo įrenginiai vadinami daugiafunkciniais optimizavimo įrenginiais (MOU).

Tokių prietaisų kūrimo tikslingumas atsirado dėl to, kad staiga kinta tokio tipo apkrovos lankinės plieno krosnys tuo pačiu metu sukelti daugelio indikatorių įtampos iškraipymus. SM panaudojimas suteikia galimybę kompleksiškai išspręsti elektros energijos kokybės užtikrinimo problemą, t.y. vienu metu keliems rodikliams.

Tokių įrenginių kategorijai priklauso didelės spartos statinės reaktyviosios galios šaltiniai (IRM).

Pagal reaktyviosios galios reguliavimo principą IRM galima suskirstyti į dvi grupes: greitaeigius tiesioginio kompensavimo statinius reaktyviosios galios šaltinius, greituosius netiesioginio kompensavimo statinius reaktyviosios galios šaltinius... IRM struktūros pavaizduotos 3 pav. , a, b, atitinkamai . Tokie prietaisai, turintys didelį atsako greitį, gali sumažinti įtampos svyravimus. Laipsniškas reguliavimas ir filtrų buvimas užtikrina aukštesnių harmoninių lygių balansavimą ir sumažinimą.

Fig. 3 parodyta tiesioginio kompensavimo grandinė, kurioje "valdomas" reaktyviosios galios šaltinis perjungiamas naudojant tiristoriai kondensatorių bankas. Baterija turi keletą skyrių ir leidžia diskretiškai keisti generuojamą reaktyviąją galią. Fig. 3b, IRM galia keičiama reguliuojant reaktorių. Taikant šį valdymo metodą, reaktorius sunaudoja filtrų generuojamą reaktyviosios galios perteklių.Todėl metodas vadinamas netiesioginiu kompensavimu.

3 pav. Daugiafunkcinio IRM blokinės schemos su tiesioginiu (a) ir netiesioginiu (b) kompensavimu

Netiesioginis kompensavimas turi du pagrindinius trūkumus: perteklinės galios sugėrimas sukelia papildomų nuostolių, o reaktoriaus galios keitimas vožtuvo valdymo kampu sukelia papildomą aukštesnių harmonikų generavimą.