Bagaimana untuk mengurangkan voltan bukan sinusoidal
Sebilangan pengguna elektrik mempunyai pergantungan bukan linear penggunaan arus pada voltan yang digunakan, yang menyebabkan mereka menggunakan arus bukan sinusoidal dari rangkaian... Arus ini yang mengalir dari sistem melalui elemen rangkaian menyebabkan bukan -penurunan voltan sinusoidal di dalamnya, yang "menimpaikan" voltan yang digunakan dan herot. Herotan voltan sinusoidal berlaku pada semua nod daripada bekalan kuasa kepada penerima elektrik tak linear.
Sumber herotan harmonik ialah:
-
relau arka untuk pengeluaran keluli,
-
penukar injap,
-
transformer dengan ciri volt-ampere bukan linear,
-
penukar frekuensi,
-
relau aruhan,
-
mesin elektrik berputar,
-
dikuasakan oleh penukar injap,
-
penerima televisyen,
-
lampu pendarfluor,
-
lampu merkuri.
Tiga kumpulan terakhir dicirikan oleh tahap herotan harmonik penerima individu yang rendah, tetapi sebilangan besar daripada mereka menentukan tahap harmonik yang ketara walaupun dalam rangkaian voltan tinggi.
Lihat juga: Sumber harmonik dalam rangkaian elektrik dan Sebab kemunculan harmonik yang lebih tinggi dalam sistem kuasa moden
Cara untuk mengurangkan voltan bukan sinusoid boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan:
a) penyelesaian rantai: pengagihan beban bukan linear pada sistem bas yang berasingan, pengagihan beban dalam unit yang berbeza SES dengan sambungan motor elektrik selari dengannya, pengelompokan penukar mengikut skema pendaraban fasa, sambungan beban ke sistem kuasa yang lebih tinggi,
b) penggunaan peranti penapisan, kemasukan selari dengan beban penapis resonans jalur sempit, kemasukan peranti pemampas penapis (FCD);
c) penggunaan peralatan khas yang dicirikan oleh tahap pengurangan penjanaan harmonik yang lebih tinggi, penggunaan pengubah "tak tepu", penggunaan penukar berbilang fasa dengan ciri tenaga yang lebih baik.
Pembangunan asas unsur elektronik kuasa dan kaedah baharu modulasi frekuensi tinggi membawa kepada penciptaan pada tahun 1970-an kelas peranti baharu, meningkatkan kualiti elektrik – penapis aktif (AF)... Dengan serta-merta timbul klasifikasi penapis aktif kepada siri dan selari, serta sumber arus dan voltan, yang membawa kepada empat litar utama.
Setiap daripada empat struktur (Rajah 1. 6) menentukan litar penapis pada kekerapan operasi: suis dalam penukar dan jenis suis itu sendiri (suis dua hala atau sehala). Sebagai peranti storan tenaga dalam penukar yang berfungsi sebagai sumber arus (Rajah 1.a, d), ia digunakan induktansi, dan dalam penukar, yang berfungsi sebagai sumber voltan (Rajah 1.b, c), kemuatan digunakan.
Rajah 1.Jenis utama penapis aktif: a — sumber arus selari; b - sumber voltan selari; c — sumber voltan siri; d — sumber arus siri
Adalah diketahui bahawa rintangan penuras Z pada frekuensi w adalah sama dengan
Apabila ХL = ХC atau wL = (1 / wC) pada frekuensi w, resonans voltan, yang bermaksud bahawa rintangan penapis untuk komponen harmonik dan voltan dengan frekuensi w adalah sama dengan sifar. Dalam kes ini, komponen harmonik dengan frekuensi w akan diserap oleh penapis dan tidak akan menembusi rangkaian. Prinsip mereka bentuk penapis resonan adalah berdasarkan fenomena ini.
Dalam rangkaian dengan beban bukan linear, sebagai peraturan, harmonik siri kanonik timbul, nombor tertibnya ialah ν 3, 5, 7,. … ..
Rajah 2. Litar setara penapis resonans kuasa
Dengan mengambil kira bahawa XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), dengan XL dan Xc ialah rintangan reaktor dan bank kapasitor pada frekuensi asas, kami memperoleh:
Penapis yang, sebagai tambahan kepada penapisan harmonik, akan dihasilkan kuasa reaktif, dan mengimbangi kehilangan kuasa dan voltan rangkaian, dipanggil penapis pampasan (PKU).
Jika peranti, sebagai tambahan kepada menapis harmonik yang lebih tinggi, melaksanakan fungsi pengimbangan voltan, maka peranti sedemikian dipanggil pengimbangan penapis (FSU)... Dari segi struktur, FSU ialah penapis asimetri yang disambungkan ke voltan talian rangkaian. Pilihan voltan talian yang mana litar penapis FSU disambungkan, serta nisbah kuasa kapasitor yang termasuk dalam fasa penapis, ditentukan oleh keadaan pengimbangan voltan.
Ia berikutan daripada di atas bahawa peranti seperti PKU dan FSU bertindak serentak pada beberapa penunjuk kualiti kuasa (bukan sinusoidal, asimetri, sisihan voltan). Peranti sedemikian untuk meningkatkan kualiti tenaga elektrik dipanggil peranti pengoptimuman pelbagai fungsi (MOU).
Kesesuaian dalam pembangunan peranti sedemikian timbul kerana fakta bahawa tiba-tiba beban berubah-ubah jenis relau keluli arka menyebabkan herotan voltan serentak untuk beberapa penunjuk. Penggunaan MOU memberi peluang untuk menyelesaikan secara menyeluruh masalah memastikan kualiti elektrik, i.e. serentak untuk beberapa penunjuk.
Kategori peranti sedemikian termasuk sumber kuasa reaktif statik berkelajuan tinggi (IRM).
Mengikut prinsip peraturan kuasa reaktif, IRM boleh dibahagikan kepada dua kumpulan: sumber kuasa reaktif statik berkelajuan tinggi pampasan langsung, sumber kuasa reaktif statik berkelajuan tinggi pampasan tidak langsung... Struktur IRM ditunjukkan dalam Rajah 3 , a, b, masing-masing . Peranti sedemikian, yang mempunyai kelajuan tindak balas yang tinggi, boleh mengurangkan turun naik voltan. Pelarasan berperingkat dan kehadiran penapis memberikan pengimbangan dan pengurangan tahap harmonik yang lebih tinggi.
Dalam rajah. 3, litar pampasan langsung dibentangkan di mana sumber kuasa reaktif "terkawal" dihidupkan melalui thyristor bank kapasitor. Bateri mempunyai beberapa bahagian dan membolehkan anda mengubah secara diskret kuasa reaktif yang dijana. Dalam rajah. 3b, kuasa IRM dipelbagaikan dengan melaraskan reaktor. Dengan kaedah kawalan ini, reaktor menggunakan lebihan kuasa reaktif yang dihasilkan oleh penapis.Oleh itu, kaedah itu dipanggil pampasan tidak langsung.
Rajah 3. Gambar rajah blok IRM pelbagai fungsi dengan pampasan langsung (a) dan tidak langsung (b)
Pampasan tidak langsung mempunyai dua kelemahan utama: menyerap lebihan kuasa menyebabkan kerugian tambahan, dan menukar kuasa reaktor menggunakan sudut kawalan injap membawa kepada penjanaan tambahan harmonik yang lebih tinggi.