Характерной особенностью сетей электропитания, как общего назначения, так и промышленных, является обилие потребителей электроэнергии, представляющих собой нагрузку резко нелинейного характера. Ток потребления таких устройств значительно отличается от синусоидального, то есть содержит в своем составе большое количество гармонических составляющих высшего порядка. Кроме того, токи потребления многих устройств могут значительно изменяться в короткие промежутки времени, оказывая влияние на величину действующего напряжения и симметрию фаз питающей сети.
К основным факторам, оказывающим влияние на качество напряжения питающей сети, принято относить следующие:
- процессы коммутации тока при переключениях силовых полупроводниковых приборов в выпрямителях, ведомых сетью инверторах, преобразователях частоты, генераторах импульсов и т.п.;
- ударные изменения нагрузки преобразовательных устройств, например – при работе сварочных установок, печей, металлургических приводов и т.п.
Механизм искажений питающего напряжения потребителя электроэнергии связан с провалами или всплесками падения напряжения на индуктивном сопротивлении питающей сети, возникающими при резком изменении тока других потребителей, питающихся в той же точке подключения. Качество питающего напряжения сетей РФ строго регламентируется ГОСТ 13109-97, в том числе и в отношении нелинейных искажений. Однако на практике, в промышленных сетях со значительным количеством полупроводниковых преобразователей, несинусоидальность режима сети может выходить за пределы ограничений. Рис. 1 иллюстрирует реальную кривую однофазного переменного напряжения промышленной сети.
На практике принято анализировать гармонический состав напряжения сети в отношении нечетных гармоник от 1-й до 13-й. Однако и составляющие более высоких порядков так же могут оказывать существенное влияние на показатели работы потребителей.
При относительно небольших значениях коэффициента содержания гармоник (8,5-10%) в напряжении сети, помимо организационных мероприятий хорошие результаты дает применение сетевых дросселей (реакторов). Это индуктивности, включаемые последовательно перед потребителем электроэнергии, сглаживающие кривую протекающего тока. Физический смысл такого приема состоит в том, что между сетью и преобразователем частоты, появляется демпфирующий накопитель энергии, способствующий более мягкому протеканию процессов при резко переменной нагрузке. В таких случаях потребитель недоиспользуется по напряжению питания на величину от 3% до 6%. При этом, однако, применение сетевых дросселей для преобразователей частоты позволяет получить ряд выгод:
- снижает влияние преобразователя частоты на сеть – форма напряжения в точке подключения максимально приближается к синусоидальной, исключая, тем самым, влияние на других потребителей;
- защищает преобразователь от выбросов и провалов питающего напряжения и наводок на цепи управления и защиты;
- защищает батарею конденсаторов в звене постоянного тока от воздействия резонансных токов, увеличивая его срок службы;
- существенно ограничивает величину и скорость нарастания аварийных токов (короткого замыкания), тем самым защищая силовые полупроводниковые приборы от теплового разрушения и снижая требования к быстродействию цепей защиты.
По некоторым данным, эти свойства позволяют повысить надежность работы преобразователей частоты до 5 – 7 раз.
Существенным свойством применения сетевых дросселей является то, что в случаях множественных подключений нескольких потребителей в одной точке сети (например – для многодвигательных приводов рольгангов и др.) при известных их характеристиках и ограничениях на качество напряжения в точке подключения, можно рассчитать необходимые сетевые дроссели для всех параллельных потребителей. Тем самым обеспечить соответствие качества напряжения сети действующим стандартам и исключить взаимное влияние преобразователей одного на другой.
Данная публикация носит исключительно ознакомительный характер, подбор датчиков сопряжен со множеством факторов. Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация» для правильного подбора оборудования.
Полный текст статьи можно найти на нашем сайте
Оставляйте комментарии.
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропускать новые публикации.