Влияние выпрямителя на питающую сеть

В электрических цепях с несинусоидальной формой тока можно выделить следующие составляющие мощности:

· активную мощность , определяемую синусоидальным напряжением и синусоидальной составляющей тока, находящейся в фазе с кривой напряжения;

· реактивную мощность , определяемую синусоидальным напряжением и синусоидальной составляющей тока, сдвинутой относительно кривой напряжения;

· мощность искажения , определяемую синусоидальным напряжением и высшими гармониками тока;

· полную мощность .

Понятие коэффициента мощности связано с цепями переменного тока. В линейных цепях переменного тока, питаемых синусоидальным напряжением, коэффициент мощности определяется как , где - угол сдвига фаз между синусоидальной кривой напряжения питания и синусоидальной кривой тока. Причины, приводящие к тому, что коэффициент мощности становится меньше единицы, обусловлены явлением накопления энергии и искажением кривой тока по сравнению с кривой напряжения питания.

В цепях, питаемых переменным синусоидальным напряжением, в которых появляются периодические токи несинусоидальной формы, выделяют две составляющие коэффициента : коэффициент, обусловленный сдвигом фаз между первой гармоникой тока и напряжением (cosφ), и коэффициент, обусловленный искажением кривой тока по отношению к кривой напряжения (). Коэффициент фазового сдвига определяется по выражению

,

коэффициент искажения - по выражению

,

где - действующее значение первой гармоники тока;

- действующее значение тока цепи;

,

где - действующее значение напряжения питания.

В общем виде коэффициент мощности можно найти из выражения

.

От значения коэффициента мощности приемников, подключенных к питающей сети, зависит степень использования устройств, вырабатывающих и передающих электроэнергию. Уменьшение коэффициента мощности должно сопровождаться ограничением активной мощности, потребляемой этим устройством, что ведет к ухудшению использования питающей сети, трансформаторов, распределительных аппаратов и генераторов электрической энергии.

Рис.1. Зависимости составляющих полной мощности и коэффициента мощности однополупериодного выпрямителя от угла регулирования и фазового угла нагрузки

Вопросы для самопроверки по теме 1.3

1. Назовите особенности рабочих режимов идеализированных управляемых выпрямители при различных видах нагрузки.

2. Приведите регулировочные характеристики управляемых выпрямителей.

3. Что такое инверторный режим работы преобразователя?

4. Назовите способы повышения коэффициента мощности вентильных преобразователей.

Раздел 2. Особенности работы реальных выпрямителей

И ведомых сетью инверторов

Выпрямители малой мощности

По величине мощности выпрямители делят на: выпрямители малой, средней к большой мощности. Выпрямители малой мощности, как правило, являются однофазными, средней и большой мощности – трехфазные.

Обобщенная блок-схема выпрямителя малой мощности приведена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1.Обобщенная блок-схема выпрямителя малой мощности

Сглаживающие фильтры

После схемы выпрямления, полученное напряжение является пульсирующим и содержит постоянную и переменную составляющие. Питание пульсирующим напряжением электротехнических устройств не допустимо. Допустимые значения коэффициента пульсаций находятся в пределах 0,001-2,5%. Поэтому в реальных выпрямительных устройствах на выход выпрямительной схемы включают сглаживающий фильтр.

Требования, которые предъявляются к сглаживающим фильтрам:

- максимальное уменьшение переменной составляющей и поддержание постоянной составляющей на требуемом уровне;

- собственная частоты фильтра должна быть ниже частоты основной гармоники выпрямленного напряжения во избежание резонансных явлений в звеньях фильтра;

- при переходных процессах в фильтре во время выключения и включения напряжения сети или нагрузки броски напряжения и тока должны находиться в допустимых пределах.

Сглаживающие фильтры состоят из резисторов, конденсаторов и индуктивных катушек.

Их основным параметром является коэффициент сглаживания. Коэффициент сглаживания равен отношению коэффициенту пульсаций напряжения на входе фильтра к коэффициенту пульсаций на выходе фильтра

S=K_ВХ/ K_ВЫХ