Практическое задание №3 - файл

приобрести
скачать (408.7 kb.)

Практическое задание №3.


Расчет коэффициента несинусоидальности для вентильного выпрямителя

Теоретические сведения

В настоящее время самой распространенной схемой выпрямления для мощных преобразователей является трехфазная мостовая схема (схема Ларионова), представленная на рисунке 1.1, а. Эта схе­ма выпрямления позволяет осуществить так называемую шестифазную или шестиимпульсную схему выпрямления. Соединение последовательно или параллельно двух или нескольких выпрямительных мостов при питании их напря­жением, сдвинутым на соответствующий угол, позволяет получить 12, 18, 24, 36, 48...-фазные схемы выпрямления (кратные шести). Сдвиг угла напряжения осуществляется применением соответствующих схем соединения первичных или вторичных обмоток трансформатора: Υ — звезда, Δ— треугольник, Z — зигзаг, которые позволяют осуществить практически схемы любой фазности (импульсности) вып­рямления.



Рисунок 1.1 - Схемы полупроводниковых преобразовательных агрегатов:

а — агрегат до 6300 А шестифазного режима выпрямления (трехлинейная схема); б — однолинейная схема; в — трехлинейная схема агрегата 12500 А двенадцати-фазного режима выпрямления; г — однолинейная схема; д — однолинейная схема агрегата 25 000 А и его коммутационная аппаратура
Первичным является появление в питающей сети комму­тационных искажений напряжения, а гармонический ана­лиз их позволяет выявить наличие высших гармоник на­пряжения. Порядок высших гармоник определяется фор­мулой n = тk ± 1, где т — число фаз выпрямления; k=0, 1, 2, 3...—последо­вательный ряд натуральных чисел.

Для шестифазной системы напряжения в кривой пита­ющего напряжения имеются высшие гармоники следующего порядка, называемые каноническими: n=5, 7, 11, 13, 17, 19, 23...; для 12-фазной схемы n=11, 13, 23, 25, 35, 37...; для 24-фазной схемы n=23, 25, 47, 49, 71, 73 и т. д.

Методика расчета коэффициента несинусоидальности напряжения kU основывается на вычислении в любой точке питающей сети действующих значений коммутацион­ных искажений напряжения, что равносильно учету всех высших гармоник. Следовательно, для определения kU при работе вентильных преобразователей нет необходимо­сти определять уровни отдельных гармоник. При этом уда­ется избежать ошибки, возникающей при учете только определенного числа высших гармоник.

Методика позволяет вычислять kU в любой точке пита­ющей сети, используя параметры, полученные при вычис­лении токов КЗ, и основывается на следующих допущени­ях: проводимости элементов питающей сети считаются не­емкостными. При этом допущении ошибка в расчете не превышает 10—15%. Предполагается, что в узлах сети, расположенных в непосредственной близости от вентиль­ных преобразователей, отсутствуют БК, предназначенные для компенсации реактивной мощности; не учитываются анормальные гармоники.

Коэффициент несинусоидаль­ности напряжения питающей сети определяется по формуле [2]:

(1.1)

Общий коэффициент несинусоидальности питающей се­ти при работе вентильных преобразователей может быть определен по формуле [2]



(1.2)

где - эквивалентное сопротивление системы в относительных единицах, приведенное к мощности преоб­разователя Snp, т. е. сопротивление от условной точки сети бесконечной мощности до точки сети, в которой определя­ется kU; SKЗ — мощность КЗ в точке, в которой определя­ется kU; хпр — индуктивное сопротивление цепи преобразователя в относительных единицах, приведенное к Snp, т. е. сопротивление от точки возникновения коммутацион­ных КЗ до точки, в которой определяется kU.

Формула (1.3) справедлива для преобразова­телей с любой последовательностью чередования фаз.

Кроме коэффициента несинусоидальности ГОСТ нормирует коэффициенты n-ой гармонической составляющей. Согласно [4]



, % (1.3)

При определении kU особое внимание следует обра­щать на хпр. Чаще всего требуется определять kU на шинах питания мощных тиристорных преобразователей. Под преобразователем подразумеваются выпрямительный мост (или их группа) и питающий понижающий трансформатор.

В этом случае хпр равно сопротивлению преобразовательного трансформатора и определяется по формуле [2]

(1.4)

где Sном,Т — номинальная мощность преобразовательного трансформатора; kp— коэффициент расщепления обмоток этого трансформатора; uк % — сквозное напряжение КЗ трансформатора, приведенное к полной номинальной мощ­ности трансформатора.

Для двухобмоточных трансформаторов, применяемых в шестифазных (трехфазных мостовых) схемах выпрямления, kp =0, трехобмоточных трансформаторов, применяемых в преобразователях, выполненных по двенадцатифазной схеме, в общем виде

где uК(нн1-нн2) — напряжение КЗ между расщепленными вторичными обмотками трансформатора.

В общем случае для трансформаторов с расщепленны­ми обмотками kр=0÷4, если ветви низшего напряжения трансформатора имеют хорошую электромагнитную связь друг с другом, kр=0; если обмотки НН не имеют магнит­ной связи друг с другом или преобразователь выполнен по схеме с двумя трансформаторами, имеющими разные схе­мы соединения, то Kp=4.

Действующее значение высшей гармоники напряжения в любой точке питающей сети при работе преобразователя с любой последовательностью чередования фаз выпрямле­ния может быть определено по формуле [2]



(1.5)

где - угол коммутации,рад.

Действующее значение тока любой гармоники в цепи преобразователя определяется из выражения [2]

(1.6)

При работе группы вентиль­ных преобразователей порядок расчета kU cледующий. По приведенным формулам опреде­ляются уровни высших гармоник напряжения для каждо­го преобразователя.

Одинаковые гармоники напряжения всех преобразователей геометрически суммируются Затем определяется коэффициент несинусоидальности:

Особое внимание необходимо обращать на количество учитываемых гармоник, чтобы избежать ошибки в вычи­слении kU. Чем больше количество преобразователей и фаз выпрямления, тем большее количество гармоник необ­ходимо учитывать. Предлагается следующая эмпирическая формула:





Практическое задание №3
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации