Kuinka vähentää ei-sinimuotoista jännitettä

Monilla sähkönkuluttajilla on virrankulutuksen epälineaarinen riippuvuus käytetystä jännitteestä, minkä vuoksi he kuluttavat verkosta ei-sinimuotoista virtaa... Tämä järjestelmästä verkon elementtien kautta kulkeva virta aiheuttaa ei -sinimuotoinen jännitehäviö niissä, mikä "päälle asettaa" käytetyn jännitteen ja vääristää. Sinimuotoista jännitevääristymää esiintyy kaikissa solmuissa virtalähteestä epälineaariseen sähkövastaanottimeen.

Harmonisen vääristymän lähteet ovat:

• kaariuunit teräksen tuotantoon,

• venttiilimuuntimet,

• muuntajat, joilla on epälineaariset jännite-ampeeriominaisuudet,

• taajuusmuuttajat,

• induktiouunit,

• pyörivät sähkökoneet,

• toimii venttiilimuuntimilla,

• televisiovastaanottimet,

• loistelamput,

• elohopealamput.

Kolmelle viimeiselle ryhmälle on ominaista yksittäisten vastaanottimien vähäinen harmoninen särö, mutta suuri osa niistä määrittää merkittävän harmonisen tason jopa suurjänniteverkoissa.

Katso myös: Yliaaltojen lähteet sähköverkoissa ja Syitä korkeampien harmonisten esiintymiseen nykyaikaisissa sähköjärjestelmissä

Tapoja vähentää ei-sinimuotoista jännitettä voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

a) ketjuratkaisut: epälineaaristen kuormien jakautuminen erillisessä väyläjärjestelmässä, kuormien jakautuminen SES:n eri yksiköissä sähkömoottoreiden rinnakkain kytkemisellä, muuntajien ryhmittely vaiheen kertolaskukaavion mukaan, kytkentäkaavio kuormitus tehokkaampaan järjestelmään,

b) suodatuslaitteiden käyttö, kapeakaistaisten resonanssisuodattimien rinnakkaiskuormitus, suodattimen kompensointilaitteiden (FCD) sisällyttäminen;

c) erikoislaitteiden käyttö, jolle on tunnusomaista pienempi korkeampien harmonisten tuottotaso, "tyydyttymättömien" muuntajien käyttö, monivaiheisten muuntajien käyttö, joilla on parannetut energiaominaisuudet.

Kehitys tehoelektroniikan perusperusta ja uudet suurtaajuusmodulaatiomenetelmät johtivat uuden laiteluokan luomiseen 1970-luvulla, sähkön laadun parantaminen – aktiiviset suodattimet (AF)... Välittömästi syntyi aktiivisten suodattimien luokittelu sarjaan ja rinnan sekä virta- ja jännitelähteisiin, mikä johti neljään pääpiiriin.

Kukin neljästä rakenteesta (kuva 1. 6) määrittää suodatinpiirin toimintataajuudella: muuntimen kytkimet ja itse kytkimien tyypin (kaksi- tai yksisuuntainen kytkin). Sitä käytetään energian varastointilaitteena muuntimessa, joka toimii virtalähteenä (kuvat 1.a, d). induktanssi, ja muuntimessa, joka toimii jännitelähteenä (kuvat 1.b, c), käytetään kapasitanssia.

Kuvio 1.Aktiivisten suodattimien päätyypit: a — rinnakkaisvirtalähde; b — rinnakkaisjännitelähde; c — sarjajännitelähde; d — sarjavirtalähde

Tiedetään, että suodattimen Z resistanssi taajuudella w on yhtä suuri kuin

Kun ХL = ХC tai wL = (1 / wC) taajuudella w, jänniteresonanssi, mikä tarkoittaa, että taajuuden w harmonisen ja jännitekomponentin suodattimen resistanssi on nolla. Tässä tapauksessa taajuuden w harmoniset komponentit absorboituvat suodattimeen, eivätkä ne tunkeudu verkkoon. Resonanssisuodattimien suunnittelun periaate perustuu tähän ilmiöön.

Verkoissa, joissa kuormitus on epälineaarinen, syntyy pääsääntöisesti kanonisen sarjan harmonisia, joiden järjestysnumero on ν 3, 5, 7,. … ..

Kuva 2. Tehoresonanssisuodattimen ekvivalenttipiiri

Ottaen huomioon, että XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), missä XL ja Xc ovat reaktorin ja kondensaattoriryhmän vastukset perustaajuudella, saadaan:

Suodatin, joka tuottaa harmonisten suodatuksen lisäksi loisteho, ja kompensoi verkon tehohäviötä ja jännitettä, kutsutaan kompensointisuodattimeksi (PKU).

Jos laite suorittaa korkeampien harmonisten suodatuksen lisäksi jännitetasapainotuksen tehtäviä, niin tällaista laitetta kutsutaan suodatintasapainotukseksi (FSU)... FSU:t ovat rakenteellisesti epäsymmetrinen suodatin, joka on kytketty verkon verkkojännitteeseen. Verkkojännitteen valinta, johon FSU-suodatinpiirit kytketään, sekä suodatinvaiheisiin sisältyvien kondensaattorien tehosuhteet määräytyvät jännitteen tasapainotusolosuhteiden mukaan.

Yllä olevasta seuraa, että laitteet, kuten PKU ja FSU, toimivat samanaikaisesti useilla laitteilla sähkön laadun indikaattorit (ei-sinimuotoinen, epäsymmetria, jännitepoikkeama). Tällaisia ​​sähköenergian laadun parantamiseen tarkoitettuja laitteita kutsutaan monitoimilaitteiksi (MOU).

Tällaisten laitteiden kehittämisen tarkoituksenmukaisuus johtui siitä, että tyyppiset äkillisesti muuttuvat kuormat kaariteräsuunit aiheuttaa samanaikaista jännitevääristymää useille indikaattoreille. MOU:n käyttö tarjoaa mahdollisuuden kokonaisvaltaisesti ratkaista sähkön laadun varmistamisen ongelma, ts. samanaikaisesti useille indikaattoreille.

Tällaisten laitteiden luokkaan kuuluvat nopeat staattiset loisteholähteet (IRM).

Loistehon säätöperiaatteen mukaan IRM voidaan jakaa kahteen ryhmään: nopeat staattiset suoran kompensoinnin loisteholähteet, nopeat epäsuoran kompensoinnin staattiset loisteholähteet... IRM:n rakenteet on esitetty kuvassa 3. , a, b, vastaavasti . Tällaiset laitteet, joilla on korkea vastenopeus, voivat vähentää jännitteen vaihteluita. Portaittainen säätö ja suodattimien läsnäolo tasapainottavat ja vähentävät korkeampia harmonisia tasoja.

Kuvassa Kuviossa 3 on esitetty suora kompensointipiiri, jossa "ohjattu" loisteholähde kytketään tyristorit kondensaattoripankki. Akussa on useita osia, ja sen avulla voit muuttaa syntyvää loistehoa huomaamattomasti. Kuvassa Kuviossa 3b IRM-tehoa muutetaan säätämällä reaktoria. Tällä ohjausmenetelmällä reaktori kuluttaa ylimääräistä suodattimien tuottamaa loistehoa.Siksi menetelmää kutsutaan epäsuoraksi kompensaatioksi.

Kuva 3. Monitoimisen IRM:n lohkokaaviot suoralla (a) ja epäsuoralla (b) kompensaatiolla

Epäsuoralla kompensoinnilla on kaksi pääasiallista haittaa: ylimääräisen tehon absorboiminen aiheuttaa lisähäviöitä ja reaktorin tehon muuttaminen venttiilin ohjauskulman avulla johtaa korkeampien harmonisten lisäsyntymiseen.