Гармоническое искажение напряжения
В системе электропитания искажение гармонического напряжения является следствием потока гармонических токов через импедансы в цепи питания, подключенной к преобразователю. Типичная система электроснабжения на промышленном или горном заводе состоит из источника выработки электроэнергии переменного тока, который может быть либо локальной генерирующей станцией в небольшой системе, либо электростанцией на другом конце линии передачи или трансформатором в большой системе,
Допустимые уровни искажений в системе электропитания (на фото: Fluke Power Quality Analyzer, кредит: Eaton)
Сопротивление между «идеальным» генератором и основной сборной шиной обычно называют импедансом источника Zs системы питания.
Дополнительный импеданс, обычно содержащий кабели, сборные шины, трансформатор и т. Д., Существует между основной сборной шиной и сборной шиной преобразователя и является сопротивлением кабеля Zc, как показано на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 - Источники гармонических токов в преобразователе постоянного тока
Поток тока на двигатель с переменной скоростью контролируется преобразователем. Ток является несинусоидальным из-за нелинейности преобразователя и генерации гармонических токов. Поток искаженного тока через систему распределения и подачи энергии создает искаженное падение напряжения на импедансе источника и распределения последовательно.
Другое оборудование, такое как электродвигатели или даже другие потребители, может быть подключено к основной сборной шине. Следовательно, эта шина называется точкой общей связи (PCC).
Напряжение на PCC будет искажено до степени, зависящей от величины искаженного тока, величины импедансов и отношения между ними.
Исходный импеданс можно легко вычислить из уровня сбоя системы, и это обычно используется в качестве критериев допустимого размера нагрузки преобразователя. Высокий уровень ошибки означает низкий импеданс источника и наоборот. Если импеданс источника низкий, то искажение напряжения будет низким.
Импеданс распределения должен быть рассчитан на основе деталей конструкции системы распределения.
Высокий импеданс распределения будет стремиться уменьшить напряжение в точке общей связи, но увеличить его на клеммах подключения преобразователя. Это искажение напряжения может вызвать помехи электронным триггерным цепям преобразователя и вызвать другие проблемы, если он становится слишком высоким.
Если известна величина и частота каждого гармонического тока, простое применение закона Ома даст величину каждого гармонического напряжения, и сумма их даст полное искаженное напряжение.
Полное гармоническое искажение (THD) напряжения и тока
Из части 2 статьи 2279-1991 полное гармоническое искажение (THD) напряжения и тока дается следующими формулами. Как правило, достаточно использовать значения n до 25.
Где:
- V T = полное искажение гармонического напряжения
- I T = полное искажение гармонического тока
- V 1 = Основное напряжение при 50 Гц
- I 1 = Основной ток при 50 Гц
- V n = n-го гармонического напряжения
- I n = n-й гармонический ток
Приемлемые уровни гармоник в сетях промышленного электроснабжения четко определены в таблице 1 австралийского стандарта AS 2279-1991 Part 2: нарушения в сетях электроснабжения.
Вкратце, устанавливаются пределы для уровня полного искажения гармонического напряжения, которые приемлемы в точке общей связи (PCC).
Для применения этих стандартов требуется предварительный расчет гармонических искажений во всех точках системы до того, как оборудование преобразователя может быть подключено, а при определенных обстоятельствах - фактические измерения гармонического напряжения для подтверждения уровня искажения.
Ссылка // Практические приводы с переменной скоростью и силовая электроника - Malcolm Barnes CPEng, BSc (ElecEng), MSEE, автоматизированные системы управления, Перт, Австралия (получите эту книгу от Amazon)