Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Симметрирование нагрузки с помощью реакторов и конденсаторных батарей.

Протекание несимметричных токов нагрузки по эл. сети приводит к появлению несимметрии напряжений. Несимметричная система токов может быть представлена симметричными составляющими прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Задача симметрирования состоит в том, чтобы параллельно несимметричной нагрузке подключить устройство, которое компенсировало бы ток обратной и (или) нулевой последовательности. Для этого ток компенсирующего устройства должен быть равен по модулю и противоположен по фазе по отношению к току нагрузки. Такое компенсирующее устройство в общем случае состоит из комбинации емкостных, индуктивных и резистивных элементов.

Рассмотрим два примера симметрирования с помощью реактивных (емкостных и индуктивных) элементов.

2.8.1. Пример 1: к трехпроводной эл. сети на линейные напряжения Uab и Ubc подключены одинаковые активные нагрузки (рис.2.6)

Рис.2.6. Несимметричная нагрузка, подлежащая симметрированию.

Несимметричную система токов Ia, Ib, Ic необходимо разложить на симметричные составляющие. На рисунке 2.7 приведены векторные диаграммы и результаты разложения: Ia1, Ib1, Ic1 – система прямой последовательности, Ia2, Ib2, Ic2 - система обратной последовательности и отсутствующая в данном случае Ia0, Ib0, Ic0 - система нулевой последовательности.

Рис. 2.7. Разложение несимметричной системы токов на симметричные составляющие.

Для проверки правильности разложения следует найти исходную несимметричную систему токов, как векторные суммы токов прямой и обратной последовательности.

Рис.2.8. Векторные диаграммы токов СУ и результирующих токов.

Для устранения несимметрии необходимо компенсировать систему токов обратной последовательности, т.е. подобрать и подключить несимметричный набор реакторов и конденсаторов, образующих симметрирующее устройство (СУ), которое обеспечит протекание линейных токов Iсуа, Iсуb, и Iсус (рис. 3.3.б). Для достижения необходимого симметрирующего эффекта в данном случае могут использоваться два реактивных элемента (схема Штейнметца):

- реактор, включенный на линейное напряжение Uab и проводящий ток Iраb;

- конденсатор, включенный на Ubc и проводящий ток Iкbc (рис.3.3.в).

На рис.2.8.г приведена векторная диаграмма токов симметрирующего устройства. Токи СУ Icya, Icyb и Icyc образуют симметричную систему обратной последовательности.

Общая схема подключения несимметричной нагрузки с СУ приведена на рис.2.8.д.

На рис. 2.8.ж изображена результирующая векторная диаграмма токов после симметрирования, из которой видно, что линейные токи Ia, Ib, Ic равны по величине, сдвинуты на 120 градусов и образуют систему прямой последовательности.

 

2.8.2. Пример 2: к четырехпроводной эл. сети на фазные напряжения Ua и Ub подключены одинаковые активные нагрузки (рис.2.9).

Ток нагрузки фазы С отсутствует, токи нагрузки Iна, Iнb образуют несимметричную систему, разложение которой на симметричные составляющие показано на рис. 2.9. Ток в нейтральном проводе Iн = 3Iно равен току в фазах. Протекание тока в нейтральном проводе приводит к дополнительным потерям активной мощности.

Основную проблему в четырехпроводных сетях, питающихся от трансформаторов Y/Y, представляют токи нулевой последователь­ности Iнао, Iнbо и Iнсо, которые, складываясь в нейтральном проводнике, вызывают напря­жение смещения нейтрали Uo, которое, в свою очередь, искажает фазные напряжения на нагрузке.

 

Рис 2.9. Разложение несимметричной системы токов Iна, Iнb на симметричные составляющие.

В идеале, когда сопротивление нулевой последовательности эл.сети равно нулю, напряже­ние Uo=0. На практике же, кроме сопротивления нейтрального проводника, следует учиты­вать сопротивление нулевой последовательности трансформатора. Эти два сопротив­ле­ния включены последовательно и, складываясь, обычно значительно превышают сопро­тивления прямой и обратной последовательностей. Поэтому ток, протекая по нейтральному провод­нику и по сопротивлению нулевой последовательности трансформатора, вызывает появление напряжения смещения нейтрали. При значительной несимметрии нагрузки это напряжение также может быть значительным . Имеется два пути снижения напряжения смещения нейтрали:

Рис. 2.10. Компенсация тока в нейтральном проводнике.

 

Рис. 2.11. Компенсация тока Iно с помощью токов конденсаторов Iка, Iкс.

Путь1. Уменьшение сопротивления нулевой последовательности трансформатора (ZOТ). Оно зависит от схемы соединения обмоток трансформатора:

Звезда – звезда (Υ/ΥО ) : ZOТ>> ZТ

Треугольник – звезда (Δ/ΥО): ZOТ≈ ZТ

Звезда – зигзаг (Υ/ΖО): ZOТ<< ZТ,

где ZТ – сопротивление прямой последовательности трансформатора

Следует заметить, что снижение ZOТ приводит к увеличению тока однофазного корот­кого замыкания, поэтому не всегда применение трансформатора с малым ZOТ возможно.

Путь 2. Снижение тока нулевой последовательности.

Для уменьшения тока, протекающего по нейтральному проводнику и сопротивлению нулевой последовательности трансформатора, используются конденсаторные батареи: за счет подключения конденсаторов, имеющих разные мощности в фазах добиваются такого тока в нейтрали конденсаторов Iко, который был бы направлен встречно и равен по модулю току в нейтрали нагрузки Iно (рис. 2.10).

На рис.2.11 показан графический способ определения состава СУ и нахождения токов отдельных конденсаторов. Ток в нейтрали СУ Iко должен быть равен по модулю току в нейтрали нагрузки Iно, но направлен встречно (рис. 2.11б). Далее (рис.2.11-в) ток Iко раскладывается на составляющие: в данном случае – на токи конденсаторов, подключенных на фазные напряжения Ua (Iка) и Uc (Iкс). Схема подключения конденсаторов СУ показана на рис.2.11-г.

В результате подключения СУ система токов Ia, Ib, Ic их симметричные составляющие изменились (рис.2.12): ток обратной последовательности увеличился, а ток нулевой последовательности полностью исчез.

 

 

Рис. 2.12. а) Схема подключения СУ; б) Результирующие токи Ia, Ib, Ic; в), г), д) Разложение системы токов Ia, Ib, Ic на симметричные составляющие.

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-08-29

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...