При соединении фазных обмоток трехфазного генератора треугольником (рис. 1) начало Н" одной фазы соединяют с концом К" другой, начало другой Н" - с концом третьей К"" и начало третьей Н"" фазы соединяют с концом первой Н".
Фазные обмотки генератора образуют замкнутый контур с малым внутренним сопротивлением. Но при симметричных э. д. с. (равных по величине и одинаково сдвинутых друг относительно друга) в фазах и при отключенной внешней цепи ток в этом контуре равен нулю, так как сумма трех симметричных э. д. с. в любой момент равна нулю. При таком соединении напряжения между линейными проводами равны напряжениям на фазных обмотках:
Амплитуда каждой гармоники обратно пропорциональна ее порядку. Каждая из гармоник характеризуется амплитудой, обычно выраженной в процентах от амплитуды фундаментальной и фазовой. Гармоника определяется как синусоидальная составляющая периодического сигнала. Амплитуда ранга 1 называется фундаментальной составляющей периодического электрического сигнала. Гармония нулевого порядка соответствует прямой составляющей сигнала. Глава 1 Исследование гармонических возмущений Измерение этих параметров позволяет судить о качестве напряжения.
Если все три фазы генератора нагружены совершенно одинаково, то в линейных проводах текут равные токи. Каждый из этих линейных токов равен геометрической разности токов в двух смежных фазах. Так, вектор линейного тока I с равен геометрической сумме векторов в фазах I са и I сb (рис. 2, а). Векторы фазных токов сдвинуты друг относительно друга на угол 120° (рис. 2,б).
Поэтому необходимо ограничить эти гармоники стандартами. Он также возбуждает другие типы гармоник, такие как: Межгармоники: сигналы нечетной частоты основной частоты. Как правило, мы можем отличить гармоники еще более влиятельных рангов. Глава 1 Исследование гармонических возмущений.
Основными источниками гармоник являются люминесцентные светильники и оборудование. компьютеры, бытовая техника. электрических дуг и всех статических преобразователей, подключенных к сетям, таким как выпрямители и. инверторы. Все эти системы способствуют гармоническому загрязнению сети, к которой они подключены. Эти системы поглощают несинусоидальные токи, даже если они питаются синусоидальным напряжением. Это электрооборудование рассматривается как нелинейные нагрузки, излучающие гармонические токи, частоты которых являются целыми или нецелыми кратными частоте Показаны некоторые основные нелинейные нагрузки в электрических сетях, например: - однофазный диммер - трехфазный тиристорный выпрямитель - асинхронный двигатель.
Рис. 1. Соединение обмоток генератора треугольником.
Из рисунка 2, б следует, что абсолютная величина линейного тока
Аналогично обмоткам генератора трехфазную нагрузку можно и треугольник.
Рис. 2. Векторная диаграмма токов.
Так, трехфазные электрические двигатели рассчитаны на соединение обмоток в зависимости от напряжения в сети в звезду Y или в треугольник Δ.
1-7 Последствия гармоник Гармонические токи, распространяющиеся в электрических сетях, искажают ток источника и загрязняют потребителей, поставляемых в одних и тех же сетях. Эффекты, генерируемые гармониками, можно разделить на два типа. Дефекты в работе определенного электрооборудования: при наличии гармоник напряжение и ток могут несколько раз меняться Функциональное расстройство микрокомпьютеров: влияние на эти устройства может быть продемонстрировано ухудшением качества изображения и путем пульсирующих пар двигателей.
Нарушение и дезактивация в электрических системах: некоторые измерительные приборы и индукционные счетчики энергии имеют ухудшение измерений и ошибок при чтении. далее в присутствии гармоник. Вибрация и шум: гармонические токи также генерируют вибрации и шумы. акустических устройств, в основном в электромагнитных устройствах. Вмешательство в телекоммуникационные сети: электромагнитная связь между. силовые сети и телекоммуникационные сети могут вызывать шумы в последнем. важно. В особых случаях, особенно при возникновении резонанса, некоторые из телекоммуникационных сетей могут оказаться непригодными.
Если в сети нет нулевого провода и, таким образом, потребитель имеет в своем распоряжении три линейных напряжения, он может искусственно создать фазные напряжения. Для этой цели три одинаковых сопротивления (нагрузки) включают в сеть по схеме звезда. Каждая из этих нагрузок окажется включенной на фазное напряжение (рис. 3):
Соединение обмоток генератора по схеме треугольник применяют главным образом на передвижных электростанциях небольшой мощности с ограниченной по протяженности сетью (электростанции электростригальных агрегатов и др.).
Риски резонансного возбуждения: резонансные частоты образованных схем. трансформатор и индуктивность кабеля обычно высоки. Этого не произойдет, если к сети подключены батареи емкостей, чтобы увеличить коэффициент мощности. Резонансные частоты могут стать довольно слабыми и, таким образом, совпадать с резонансами гармоник. генерируемых статическими преобразователями. В этом случае будут явления гармонического усиления.
Эффекты в терминах. Они проявляются после более или менее длительного воздействия гармонического возмущения. Наиболее важный эффект имеет тепловой характер, который приводит к нагреву, что приводит к преждевременной усталости линейного оборудования и ведет к выводу из эксплуатации оборудования. гистерезис в диэлектрике. Поэтому конденсаторы чувствительны к перегрузкам из-за слишком высокого фундаментального напряжения или наличия гармоник. Эти перегревы могут привести к поломке. Разогрев дополнительных потерь машин и трансформаторов: отопление. вызванных потерями в статорах машин и главным образом в их цепях ротора из-за значительных различий в скорости между полями. вращающихся гармонических индукторов и ротора.
В четырехпроводной трехфазной системе нулевой провод надежно заземлен на электростанции, на ответвлениях сети и через определенные расстояния по линии. Этот провод используется для заземления металлических корпусов токоприемников у потребителя.
Рис. 3. Включение трех равных по сопротивлению токоприемников по схеме звезда в три линейных провода.
Гармоники также создают дополнительные потери в трансформаторах. джоулей в обмотках, что подчеркивается эффектом потери кожи и гистерезиса и вихревого тока в магнитных цепях. Дополнительные потери из-за гармоник:. ➢ Потери джоулей связаны только с гармоническим током, протекающим в элементах. сети, значение потерь изменяется в зависимости от встреченного гармонического сопротивления.
➢ Дополнительные потери железа связаны с наличием гармонических напряжений или. гармонические токи. Они включают гистерезисные потери и потери тока. Они становятся важными в аппаратных схемах. магнитные. Могут использоваться устройства дистанционного управления, измерения или подсчета, установленные в сети. нарушенных гармониками. Прохождение несинусоидального тока вызывает дополнительные потери. вызывают аномальное нагревание.
Рис. 4. Схема включения в трехфазную четырехпроводную сеть осветительной (220 В) и силовой (380 В) нагрузок.
На рисунке 4 приведена схема включения в трехфазную четырехпроводную сеть осветительной и силовой нагрузок. Осветительная нагрузка включена на фазное напряжение 220 В. Стремятся равномерно загрузить однофазной нагрузкой все три фазы. С этой целью по одной улице населенного пункта для освещения проводят одну фазу с нулевым проводом, по другой - вторую фазу и нулевой провод, по третьей - третью и нулевой провод и т. д. Силовую нагрузку (электродвигатели, сварочные трансформаторы), а также мощные нагревательные трехфазные приборы включают на линейное напряжение.
С другой стороны, когда сеть имеет гармоники, наличие конденсатора усиливает более или менее некоторые из этих гармоник. связан с резонансным явлением, частота которого является функцией импеданса матрицы. Ранг резонансной частоты равен. Используйте фильтры, когда вход пользователя в точку доставки достигает или превышает пределы, рекомендованные дистрибьютором. Это позволяет уменьшить как гармонические напряжения на клеммах конденсатора, так и ток перегрузки, протекающий через конденсаторы.
Это приводит к увеличению тока на конденсаторе, что может привести к перегрузке, которая не должна превышать всех элементов между конденсаторами и воспроизведением сборных шин, чтобы удерживать гармонический дроссель, связанный последовательно с конденсатором, составляет набор, настроенный на 190 Гц. Глава 1 Исследование гармонических возмущений Характер электрооборудования Влияние «гармонического загрязнения» Вращающиеся машины Трехфазные двигатели. Кабели Увеличенные потери, особенно в нейтральном кабеле, где добавляются дополнительные и третьи гармоники трансформаторов Дополнительные потери в железе и в обмотках Они регулируют устойчивость оборудования к гармоникам Дополнительные генераторы прогрева в обмотках статора. 2 для оборудования, подключенного к сети с низким напряжением, можно гарантировать пользователям 13.
При соединении фазных обмоток источника трехфазного тока «треугольником» (рис. 211, а) конец первой фазы АВ соединяется с началом второй фазы ВС, конец второй фазы соединяется с началом третьей фазы СА и конец третьей фазы - с началом первой АВ. Три линейных провода 1, 2 и 3, идущих к приемникам электрической энергии, присоединяются к началам А, В и С этих фаз. Точно так же могут соединяться и отдельные группы приемников Z AB , Z BC , Z CA (фазы нагрузки). При этом каждая фаза нагрузки присоединяется к двум линейным проводам, идущим от источника, т. е. включается на линейное напряжение, которое одновременно будет и фазным напряжением. Таким образом, в схеме «треугольник» фазные напряжения Uф равны линейным Uл и не зависят от сопротивлений Z AB , Z BC , Z CA фаз нагрузки.
Риск насыщения при наличии четных гармоник. Силовые конденсаторы Дополнительные диэлектрические потери, приводящие к преждевременному старению конденсаторов. В этих условиях. общий коэффициент гармонических искажений хорошо подходит для количественной оценки степени гармонического загрязнения электрических сетей.
Он оценивает по основной частоте и характеризует влияние гармоник на искаженную волну тока. Дистрибьюторов и крупных пользователей электрической энергии. Если это положение сохранится5. Схема питания 1-10 Заключение Гармоническое загрязнение вызывает наибольшую озабоченность у производителей, поэтому необходимо регулировать профилактику и репрессии чтобы «заставить» крупных пользователей и производителей преобразователей соблюдать пределы гармонического впрыска в электрические сети. это обеспечит совместимость во всех точках сети, уровень совместимости будет превышен определенным образом. без каких-либо планов по обезвреживанию, особенно с необычным ростом использования преобразователей, генерирующих гармоники, которые относятся к нескольким приложениям.
Как следует из формулы (77), при соединении «треугольником» трех фазных обмоток генератора или другого источника переменного тока сумма э. д. с, действующая в замкнутом контуре, образованном этими обмотками, равна нулю. Поэтому в этом контуре при отсутствии нагрузки не возникает тока. Но каждая из фазных э. д. с. может создавать ток в цепи своей фазы.
Линейные токи в схеме «треугольник» согласно первому закону Кирхгофа для узлов А, В и С соответственно:
Изучение традиционных решений. В этой главе мы подробно рассмотрим поступательные решения для уменьшения гармоник, и мы немного поговорим о современных решениях. Они могут быть подключены параллельно или последовательно с сетью. Поэтому мы должны искать более эффективные средства. или составлять первый элемент цепей преобразования энергии из сети. Решение фильтрации следует учитывать, когда: искажение или гармонические напряжения превышают пределы, установленные энергетическим распределителем. Последние выгодны только в особых случаях, когда падение напряжения двух полупроводников в серии слишком велико.
i A = i AB – i CA ; i B = i BC – i AB ; i C = i CA – i BC
Переходя от мгновенных значений токов к их векторам, получим:
? A = ? AB – ? CA ; ? B = ? BC – ? AB ; ? C = ? CA – ? BC
Следовательно, линейный ток равен векторной разности соответствующих фазных токов.
По полученным векторным уравнениям можно для равномерной нагрузки фаз построить векторную диаграмму (рис. 211,б), которую можно преобразовать в диаграмму (рис. 211, в), из которой
Предположим, что выпрямитель снабжен идеальным источником напряжения и что он обеспечивает идеально сглаженный выпрямленный ток. Угол α представляет собой задержку в начале тиристоров. Глава 2 Изучение традиционных решений. Структуры моста находятся на текущий час больше всего принят, потому что они предлагают лучшие гармонические спектры по сравнению со структурами звездного типа. Гармонические токи, генерируемые гексафатическим мостом Схема выпрямителя показана на рисунке. В дальнейшем мы опишем принцип уменьшения гармоник тока в сети, размещая выпрямительные мосты последовательно или параллельно.
видно, что при равномерной нагрузке фаз векторы линейных токов? А, ? B , ? C образуют равносторонний треугольник ABC, внутри которого расположена трехлучевая звезда векторов фазных токов? АВ, ? BC и? СА. Отсюда по аналогии с диаграммой рис. 207,б следует, что
I л = 2I ф cos 30° = 2I ф?3 / 2 = ?3 I ф
т. е. при равномерной нагрузке фаз в схеме «треугольник» линейный ток больше фазного тока в ?3 раз .
Два гексафазных моста, каждый из которых снабжен вторичным, имеют одинаковый угол задержки в начале. Идеальное распределение переключений между двумя мостиками позволяет, с одной стороны, удвоить частоту гофрирования выпрямленного напряжения, а с другой стороны для устранения определенных гармоник тока в линиях. 3 Мост додекафаза токи к первичным трансформаторам могут быть определены в соответствии с их муфтами. 2 Действие на структуру установки Желательно подавать большой загрязнитель трансформатором для совместного использования Первичное и вторичное соединения должны быть разными, выпрямленные напряжения добавляются напрямую, а сумма дает выходное напряжение.
Следовательно, при переключении приемников со «звезды» на «треугольник» фазные токи возрастают в?3 раз , а линейные токи - в 3 раза . Возможность включения одних и тех же приемников по схеме «звезда» или «треугольник» расширяет область их применения. Например, если приемник рассчитан на фазное напряжение 220 В, то при соединении по схеме «треугольник» он может быть включен в сеть с линейным напряжением 220 В, а при соединении по схеме «звезда» - в сеть с линейным напряжением 220?3 = 380 В. Приемники, рассчитанные на фазное напряжение 127 В, могут работать в сетях с линейными напряжениями 127 и 127?3= 220 В.
Додекафатический мост Связь двух гексафазных мостов последовательно или параллельно образует додекафированный мост. Глава 2 Изучение традиционных решений В случае сериализации двух гексафазных мостов. Гармоническая мощность увеличивается, когда короткая мощность -схема уменьшается, если резонансные явления не учитываются. и, таким образом, уменьшить скорость гармонического искажения напряжения в точке соединения. Это решение используется для приводов с переменной скоростью и трехфазных выпрямителей.
Негабаритное оборудование обычно используется, чтобы гарантировать, что оборудование способно выполнять гармонические перегрузки. Оно заключается в введении индуктора серии перед нелинейной нагрузкой. Это решение не влияет на гармоники, которые не претерпевают никаких лечебных действий со стороны пользователя. Глава 2. Изучение традиционных решений чувствительного приемника. Напротив, гармонические токи не ослабляются, а в случае среднего загрязнителя предпочтительнее проводить электропитание отдельными кабелями вместо их параллельного соединения. 5 Ребалансировка токов электрической сети.
Особенности подвода трехфазного тока к приемникам. В трех-проводной трехфазной сети (при схемах «звезда без нулевого провода» и «треугольник») алгебраическая сумма мгновенных значений линейных токов в любой момент времени равна нулю, поэтому такие токи совместно не создают магнитного поля. Это позволяет прокладывать три линейных провода в одной общей металлической трубе или в кабеле с металлической оболочкой без опасности образования вихревых токов. Не допускается прокладка линейных проводов по отдельности в металлических трубах, так как возникающие вихревые токи вызывали бы сильный нагрев металла. То же самое происходило бы при прокладке в кабеле с металлической оболочкой или в трубе трех линейных проводов при схеме «звезда с нулевым проводом», так как сумма токов в них не равна нулю.