Sinüzoidal olmayan voltaj nasıl azaltılır

Bazı elektrik tüketicileri, şebekeden sinüzoidal olmayan bir akım tükettikleri için uygulanan gerilime akım tüketiminin doğrusal olmayan bir bağımlılığına sahiptir... Sistemden şebeke elemanları aracılığıyla akan bu akım, - uygulanan voltajı "üst üste bindiren" ve bozan sinüzoidal voltaj düşüşü. Sinüzoidal voltaj distorsiyonu, güç kaynağından lineer olmayan elektrik alıcısına kadar tüm düğümlerde meydana gelir.

Harmonik bozulmanın kaynakları şunlardır:

• çelik üretimi için ark ocakları,

• valf dönüştürücüler,

• doğrusal olmayan volt-amper özelliklerine sahip transformatörler,

• frekans dönüştürücüler,

• indüksiyon fırınları,

• dönen elektrikli makineler,

• Valf konvertörleri tarafından desteklenmektedir,

• televizyon alıcıları,

• floresan lambalar,

• cıva lambaları.

Son üç grup, bireysel alıcıların düşük düzeyde harmonik bozulması ile karakterize edilir, ancak bunların büyük bir kısmı, yüksek voltajlı şebekelerde bile önemli düzeyde harmonik belirler.

Ayrıca bakınız: Elektrik şebekelerinde harmonik kaynakları Ve Modern güç sistemlerinde daha yüksek harmoniklerin ortaya çıkma nedenleri

Sinüzoidal olmayan voltajı azaltmanın yolları üç gruba ayrılabilir:

a) zincirleme çözümler: doğrusal olmayan yüklerin ayrı bir veri yolu sistemine dağıtılması, elektrik motorlarının paralel bağlanmasıyla yüklerin SES'in farklı birimlerine dağıtılması, dönüştürücülerin faz çoğaltma şemasına göre gruplandırılması, daha yüksek bir güç sistemine yük,

b) filtreleme cihazlarının kullanımı, dar bant rezonans filtrelerinin yüküne paralel olarak dahil edilmesi, filtre dengeleme cihazlarının (FCD) dahil edilmesi;

c) daha yüksek harmonik üretiminin azaltılmış seviyesi, "doymamış" transformatörlerin kullanımı, iyileştirilmiş enerji özelliklerine sahip çok fazlı dönüştürücülerin kullanımı ile karakterize edilen özel ekipmanın kullanımı.

Gelişim güç elektroniğinin temel temeli ve yeni yüksek frekans modülasyonu yöntemleri, 1970'lerde yeni bir cihaz sınıfının yaratılmasına yol açtı, elektrik kalitesinin iyileştirilmesi – aktif filtreler (AF)... Aktif filtrelerin seri ve paralel olarak sınıflandırılmasının yanı sıra dört ana devreye yol açan akım ve gerilim kaynakları hemen ortaya çıktı.

Dört yapının her biri (Şekil 1.6), filtre devresini çalışma frekansında belirler: dönüştürücüdeki anahtarlar ve anahtarların kendileri (iki yönlü veya tek yönlü anahtar). Akım kaynağı görevi gören bir dönüştürücüde enerji depolama cihazı olarak (Şekil 1.a, d), kullanılır. indüktansve voltaj kaynağı görevi gören dönüştürücüde (Şekil 1.b, c) kapasitans kullanılır.

Şekil 1.Ana aktif filtre türleri: a — paralel akım kaynağı; b — paralel gerilim kaynağı; c — seri gerilim kaynağı; d - seri akım kaynağı

Z filtresinin w frekansındaki direncinin şuna eşit olduğu bilinmektedir:

w frekansında ХL = ХC veya wL = (1 / wC) olduğunda, voltaj rezonansı, bu, w frekanslı harmonik ve gerilim bileşeni için filtrenin direncinin sıfır olduğu anlamına gelir.Bu durumda, w frekanslı harmonik bileşenler filtre tarafından emilecek ve şebekeye girmeyecektir. Rezonans filtreleri tasarlama ilkesi bu olguya dayanmaktadır.

Doğrusal olmayan yüklere sahip ağlarda, kural olarak, sıra numarası ν 3, 5, 7 olan kanonik serilerin harmonikleri ortaya çıkar. … ..

Şekil 2. Bir güç rezonans filtresinin eşdeğer devresi

XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), burada XL ve Xc reaktörün ve kapasitör bankasının temel frekanstaki dirençleridir, şunu elde ederiz:

Filtreleme harmoniklerine ek olarak, üretecek bir filtre reaktif güç, ve ağ güç kaybını ve voltajını telafi eder, kompanzasyon filtresi (PKU) olarak adlandırılır.

Bir cihaz, daha yüksek harmonikleri filtrelemenin yanı sıra voltaj dengeleme işlevlerini yerine getiriyorsa, böyle bir cihaza denir. filtre dengeleme (FSU)... Yapısal olarak FSU'lar, ağın hat voltajına bağlı asimetrik bir filtredir. FSU filtre devrelerinin bağlı olduğu hat voltajı seçimi ve ayrıca filtre fazlarında yer alan kondansatörlerin güç oranları voltaj dengeleme koşulları ile belirlenir.

Yukarıdakilerden, PKU ve FSU gibi cihazların aynı anda birkaç üzerinde hareket ettiği sonucu çıkar. güç kalitesi göstergeleri (sinüzoidal olmayan, asimetri, voltaj sapması). Elektrik enerjisinin kalitesini iyileştirmeye yönelik bu tür cihazlara çok işlevli optimizasyon cihazları (MOU) denir.

Bu tür cihazların geliştirilmesindeki uygunluk, tipteki ani değişken yüklerin ortaya çıkması nedeniyle ortaya çıktı. ark çelik fırınları bir dizi gösterge için eşzamanlı voltaj bozulmasına neden olur. MOU'nun kullanılması, elektriğin kalitesini sağlama sorununu kapsamlı bir şekilde çözme fırsatı sağlar, yani. birkaç gösterge için aynı anda.

Bu tür cihazların kategorisi, yüksek hızlı statik reaktif güç kaynaklarını (IRM) içerir.

Reaktif gücün düzenleme ilkesine göre, IRM iki gruba ayrılabilir: doğrudan kompanzasyonun yüksek hızlı statik reaktif güç kaynakları, dolaylı kompanzasyonun yüksek hızlı statik reaktif güç kaynakları... IRM'nin yapıları Şekil 3'te gösterilmiştir. , a, b, sırasıyla . Tepki hızı yüksek olan bu tür cihazlar voltaj dalgalanmalarını azaltabilmektedir. Kademeli ayar ve filtrelerin varlığı, daha yüksek harmonik seviyelerin dengelenmesini ve azaltılmasını sağlar.

İncirde. Şekil 3'te, "kontrollü" reaktif güç kaynağının anahtarlandığı bir doğrudan kompanzasyon devresi sunulmaktadır. tristörler kapasitör bankası. Pilin birkaç bölümü vardır ve üretilen reaktif gücü fark edilmeden değiştirmenize olanak tanır. İncirde. Şekil 3b'de, IRM gücü reaktör ayarlanarak değiştirilir. Bu kontrol yöntemi ile reaktör, filtreler tarafından üretilen fazla reaktif gücü tüketir.Bu nedenle, yönteme dolaylı tazminat denir.

Şekil 3. Doğrudan (a) ve dolaylı (b) kompanzasyonlu çok işlevli bir IRM'nin blok diyagramları

Dolaylı kompanzasyonun iki ana dezavantajı vardır: fazla gücün emilmesi ek kayıplara neden olur ve valf kontrol açısı kullanılarak reaktör gücünün değiştirilmesi daha yüksek harmoniklerin üretilmesine yol açar.