4-1 Тиристорні пристрої: Керовані випрямлячі, перетворювачі змінної напруги в змінне однієї частоти. Схеми, принцип роботи, область застосування, переваги та недоліки
Регулювання в джерелах вторинного електроживлення
Величину випрямленої напруги в ряді випадків потрібно змінювати. Така необхідність може виникнути при включенні потужних двигунів, напруження генераторних ламп, для зменшення кидків струму при включенні. При дослідженні роботи РЕА, приладів, наприклад, при знятті ВАХ також потрібно регульоване напруга.
Регулювання випрямленої напруги можна здійснювати на стороні змінного струму (вході), на стороні постійного струму (виході) і в самому випрямлячі застосуванням регульованих вентилів.
Як регулятори напруги на стороні змінного струму застосовуються:
регульовані трансформатори або автотрансформатори.
регулюють дроселі (магнітні підсилювачі).
У регульованому трансформаторі або автотрансформаторі первинна або вторинна обмотка виконуються з декількома висновками. За допомогою перемикача змінюється число витків обмотки і, отже вихідна напруга трансформатора або автотрансформатора. При комутації обмоток частина витків може виявитися замкнутої накоротко движком перемикача, що призведе до створення в замкнутих витках надмірно великих струмів і до виходу трансформатора з ладу. Тому таку комутацію рекомендується проводити після відключення трансформатора з мережі. Це є великим недоліком. У Латре вугільна щітка виконується у вигляді ролика так, щоб вона могла перекривати не більше двох провідників, тобто щоб не більше одного витка замикалося щіткою накоротко.
Регулюючий дросель (або магнітний підсилювач) включається на вході випрямляча. Якщо обмотки змінного струму магнітного підсилювача включити послідовно з навантаженням і змінити струм в обмотці управління, то буде змінюватися індуктивний опір обмоток дроселя і падіння напруги на цих обмотках. Отже, буде змінюватися. При збільшенні, зменшується, зменшується, зменшується і зростає.
Недоліки: велика маса, габарити, значна споживана реактивна потужність, тобто низький, інерційність (великий час спрацьовування).
Переваги: простота, надійність.
Регулювання напруги на стороні постійного струму здійснюється змінними резисторами, включеними як дільник напруги або реостат. Загальним недоліком таких регуляторів є зниження К.К.Д. так як в них виділяється частина перетворюється енергії.
Застосування тиристорів для регулювання напруги
У керованих випрямлячах використовуються керовані вентилі - тиристори. Регулювання здійснюється за рахунок затримки моменту проходження струму через вентиль по відношенню до моменту його власного відмикання. Так, наприклад, в двопівперіодним випрямлячі при заміні некерованих вентилів на керовані і подачі на УЕ позитивних імпульсів напруга на навантаженні зміниться:
Постійна напруга зменшиться. Кут затримки включення називається кутом управління. При збільшенні зменшується.
Для чіткого моменту включення: 1) керуючий імпульс повинен бути синхронізований з частотою мережі і мати крутий передній фронт (швидкість наростання 20-30 В / мкс). 2) амплітуда і тривалість імпульсу повинні бути достатніми для надійного відкривання, але амплітуда не повинна перевищувати. Регулювання напруги здійснюється шляхом зміни фази керуючого імпульсу щодо фази. Структурна схема управління вентилями:
ФУ - фазосдвігающій пристрій, що забезпечує регулювання фази керуючого імпульсу УІ. Основним елементом є реактивний елемент дроселя або, наприклад, ємність конденсатора.
При зміні струму підмагнічування дроселя його індуктивність змінюється і змінюється кут. незмінно за величиною.
ФУ може бути виконано з ємністю:
ФМ - формувач імпульсів, який формує і підсилює керуючі імпульси, це може бути просто дифференцирующая ланцюжок.
У фазовращателе вертикального управління відбувається порівняння постійної напруги (керуючого) з напругою, лінійно змінюється в часі і синхронізований с.
У момент рівності порівнюваних напруг формується керуючий імпульс. При зміні величини змінюється фаза формованого імпульсу відносно.
Багато тиристорні регулятори потужності використовують принцип фазового управління. Принцип роботи таких регуляторів заснований на зміні моменту включення тиристора щодо переходу мережевої напруги через нуль. На малюнку 1 чорним кольором показано мережеве напруга, а червоним кольором - напруга на навантаженні, підключеної до регулятора з фазовим керуванням.
4-2 Синхронний компенсатор: призначення, принцип работи.Общая інформація
Розуміння того, наскільки важлива якість електроенергії (співвідношення її активної і реактивної складових - коефіцієнт потужності), стає дедалі більше, і разом з ним буде рости і застосування компенсації коефіцієнта потужності (ККП). Поліпшення якості електроенергії шляхом збільшення її коефіцієнта потужності зменшує витрати і гарантує швидке повернення витрачених капіталів. У розподілі потужності в мережах з малим і середнім напругою ККМ приділяє основну увагу співвідношенню активної і реактивної складових потужності (cosφ) і оптимізації стабільності напруги, шляхом генерації реактивної потужності з метою збільшення якості та стабільності напруги на розподільному рівні.
Компенсатор синхронний, синхронний електродвигун, що працює без активного навантаження, призначений для поліпшення коефіцієнта потужності (cos) і регулювання напруги в лініях електропередачі і в електричних мережах (див. Компенсуючі пристрої). Залежно від змін величини і характеру навантаження (індуктивна або місткість) електричної мережі змінюється напруга у споживача (на прийомних кінцях лінії електропередачі). Якщо навантаження електричної мережі велика і носить індуктивний характер, до мережі підключають К. с. працює в перевозбужденном режимі, що еквівалентно підключенню ємнісний навантаження. При передачі електроенергії по лінії великої протяжності з малим навантаженням на режим роботи мережі помітно впливає розподілена ємність в лінії. В цьому випадку для компенсації ємнісного струму в мережі до лінії підключають К. с. працює в недовозбужденіем режимі. Постійність напруги в лінії підтримується регулюванням струму збудження від напруги регулятора. Пуск К. с. здійснюється також, як і звичайних синхронних двигунів; сила пускового струму К. с. становить 30-100% його номінального значення. К. с. виготовляють потужністю до 100 ква і більш; потужні К. с. мають водневе або водяне охолодження. Застосовуються головним чином на електричних підстанціях.
Синхронні компенсатори серій КС і КСВ призначаються для роботи в якості генераторів реактивної потужності і служать для поліпшення коефіцієнта потужності мережі та регулювання її напруги. Синхронні компенсатори серії КС виконуються закритими з непрямим повітряним охолодженням і призначаються для установки в закритому приміщенні. Їх вентиляція здійснюється за замкнутим циклом з охолодженням повітря в водяних охолоджувачах, розташованих в фундаментної ямі. Компенсатори серії КСВ мають закрите виконання і охолоджуються воднем при надмірному тиску 0,1 МПа в КСВ-50 і 0,2 МПа в КСВ-100 і КСВ-160. Водень охолоджується в охолоджувачах, розміщених в торцевих частинах статора. Асинхронний пуск компенсаторів здійснюється при зниженому за допомогою реактора напрузі (до 40% для КСВ-100 і КСВ-160 і до 50% для всіх інших компенсаторів).
На базі компенсаторів серії КСВ в даний час розроблені компенсатори типів КСВБ і КСВБО, порушувані від безщіткових збудників, прибудованих з торців компенсаторів. Компенсатори типу КСВ »: мають реверсивний збудження (позитивне і негативне). Позитивне збудження здійснюється, як і для компенсатора КСВБ, від будителя ВБД160-830У1, негативне - від збудника ВБДО160-145У1, який живить додат - ково обмотку збудження, розташовану на полюсах ротора компенсатора.
Генерація реактивної потужності
Будь-яке електрообладнання, що використовує магнітні поля (двигуни, дроселі, трансформатори, обладнання індукційного нагріву, генератори для дугового зварювання) схильне певного запізнювання при зміні струму, яке називається індуктивністю. Це запізнення електрообладнання зберігає напрямок струму на певний час, не дивлячись на те, що негативна напруга намагається його змінити. Поки цей фазовий зсув зберігається, струм і напруга мають протилежні знаки. Виробляється весь цей час негативна потужність віддається назад в мережу. Коли струм і напруга по знаку знову зрівнюються, необхідна така ж енергія, щоб відновити магнітні поля індукційного обладнання. Ця магнітна реверсивного енергія називається реактивною потужністю. У мережах з напругою змінного струму (50/60 Hz) такий процес повторюється 50-60 разів в секунду. Очевидним виходом з даної ситуації є накопичення реверсионной магнітної енергії в конденсаторах з метою звільнення мережі (лінії живлення).
Саме тому автоматичні системи компенсації реактивної потужності (засмучені / стандартні) встановлюються на потужне навантаження, наприклад, на заводах. Такі системи складаються з декількох конденсаторних блоків, які можуть бути підключені і відключені в міру потреби, і управляються контролером ККМ на підставі даних трансформатора струму.
Низький коефіцієнт потужності (cosφ)
Низький cosφ призводить до
підвищення витрат і споживання енергії,
зменшення потужності, що передається по мережі,
втрат потужності в мережі