Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника

Рис. 6.4. Зависимости угла выключения тиристоров от 20 40 60 80 юо 120 140 160 180 угла управления и угла сдви-

га фаз (ф_сдф) нагрузки

Угол управления, эл. град.

	270
	260
э
е-	250
ч
m
„	240
§
X	230
9"
9
3	220
л
а	210
ч
о
	200

190

180

		/\
		/ \	90
	/	Ч 80
Ограничительная /
линия		V704
/ /	50	60s
/ / /	40
/ / /	30
/ / /	20
Фсдф =	10
/ / /

Фсдф - 90 / бо

Угол сдвига фаз нагрузки

30 60 90 120 150 180 Угол управления, эл. град.

л

S

о 5

* Й

5 о-s 5

■е-

m о

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

30 60 90 120 150 180 Угол управления, эл. град.

Рис. 6.5. Регулировочные характеристики СЭС Рис. 6.6. Зависимости коэффициента формы

напряжения от угла управления

0,25

X ³

° 5

0,20

0,15

К

0,10

0,05

о

60 80 100 120 140 160 180

Угол управления, эл. град.

б

	1-\
	з\\
//"\5	и Ч
1гЪ\ \	-J^JA

60 80 100 120 140 160 180 Угол управления, эл. град. а

Рис. 6.7. Спектр напряжения (а) и тока (б) при угле сдвига фаз, равном 60 эл. град.

6.2. Устройства без преобразования частоты

229

60 80 100 120 140 160 180 Угол управления, эл. град.

"Т^-

60 80 100 120 140 160 180 Угол управления, эл. град.

Рис. 6.8. Мощности на входе СЭС:

1 — полная; 2 — реактивная; 3 — активная;

4 — искаженная

Рис. 6.9. Энергетические показатели СЭС: 1 — коэффициент искажения; 2 — коэффициент сдвига; 3 — коэффициент мощности

управление тиристорами приводит к появлению и четных гармоник. Процесс управления сопряжен и с ухудшением энергетических характеристик (рис. 6.8 и 6.9).

Следует подчеркнуть, что преодоление отрицательных явлений, связанных с потреблением нагрузкой реактивной мощности, становится возможным в компенсированной системе электроснабжения. Этот факт на рис. 6.10 иллю­стрируется временными диаграммами токов и напряжений мягкого пуска компенсированной реактивной нагрузки при линейном законе управления, х_И = 60 Ом, г_и = 100 Ом и х_с = 100 Ом, а также зависимостями углов управле­ния и выключения тиристоров от числа полупериодов напряжения сети, при­веденными на рис. 6.11.

Проанализировав приведенные рисунки, можно сделать следующие выводы:

1. система управления электронным ключом в случае компенсированной реактивной нагрузки должна обеспечивать движение управляющих импульсов тиристоров как в положительной, так и отрицательной областях;

2. отрицательные значения углов управления становятся возможными в ре­зультате того, что смена знака напряжения на тиристорах с отрицательного на положительный происходит ранее точки смены знака напряжения питающей сети за счет искусственной коммутации, обеспечиваемой напряжением на конденсаторной батарее;

3. величина угла выключения тиристоров, в отличие от активно-индуктив­ной нагрузки, может быть меньше 180 электрических градусов;

4. после пуска нагрузки в установившемся режиме ток питающей сети, равный току нагрузки, сдвигается в сторону опережения, что приводит к сни­жению потребления или к генерированию реактивной мощности в питающую сеть;

5. напряжение на конденсаторной батарее во время пуска возрастает мо­нотонно и во время переходного процесса может приводить к некоторому уве-

230 Глава 6. Энергосберегающая энергетическая электроника

U_C;I»

0 360 720 1080 1440 1800

Электрические градусы

Рис. 6.10. Временные диаграммы мягкого пуска компенсированной активно-индуктивной нагрузки: а — напряжение питающей сети U_c (7) и ток нагрузки /_н (2); б — напряжение на тиристорном клю­че U_TK; в — напряжение на емкости (7) и на индуктивности (2)

личению амплитуд напряжений на тиристорном ключе и повышению индук­тивности нагрузки.

Исследования по плавному управлению компенсированными асинхронны­ми электродвигателями представляют интерес, поскольку велика их мощность как установленная, так и потребляемая реактивная. Компенсация реактивной мощности позволяет снизить потребляемый из сети ток и потери электриче­ской энергии, увеличить пропускную способность системы электроснабжения по активной мощности, уменьшить падение напряжения и повысить надеж-

6.2. Устройства без преобразования частоты

231

Рис. 6.11. Зависимости углов уп­равления (?) и выключения (2) ти­ристоров от номера полупериода напряжения питающей сети

-50

1 23456789 10 Число полупериодов напряжения сети

ность работы приемников в конце линий. Для компенсированных асинхрон­ных машин характерны повышенная выходная мощность, КПД, пусковой мо­мент и перегрузочная способность.

Контакторы и регуляторы постоянного напряжения

Контакторы и регуляторы постоянного напряжения связывают две сети постоянного тока без промежуточного звена переменного тока. Регуляторы осуществляют периодическое с периодом Т_П включение на время Г_в и отклю­чение на время Т₀ одного участка электроснабжения от другого. В результате на подключаемом участке или элементе формируются импульсы напряжения, и регулятор называют импульсными. Изменением времени включенного и от­ключенного состояний регулятора достигается плавное регулирование напря­жения в выходной сети.

Регуляторы бывают (рис. 6.12) на полностью и не полностью управляемых вентилях — тиристорах (на не полностью управляемых тиристорах необходи­мо применение устройства одно- и/или двухступенчатой искусственной ком­мутации). Регуляторы могут быть нереверсивные (рис. 6.12, а—в) и реверсив­ные (рис. 6.12, г).

Регуляторы подразделяют также на:

1. понижающие выходное напряжение £/_ых;

2. повышающие £/_вь1Ч;

3. повышающие и понижающие £/_ВЬ|Ч.

В регуляторах первого типа (рис. 6.12, а) управляемый вентиль и необхо­димый для нормальной работы дроссель-фильтра включаются последова­тельно с выходной сетью. На интервале Г_в, когда тиристор Т включен, на­пряжение £/, приложено к нагрузке и дросселю L₂. Ток в нагрузочной цепи по экспоненте нарастает. Скорость нарастания тока ограничивается индук­тивностью дросселя и самой нагрузки. На интервале Т₀, когда тиристор от­ключен, ток в нагрузке замыкается через шунтирующий диод Д и поддержи­вается за счет энергии, запасенной в дросселе L_v При идеальной сглаженности выходного тока при использовании уравнения энергетическо-

232