ODDZIAŁYWANIE ODBIORNIKÓW NIELINIOWYCH NA SIEĆ ZASILAJĄCĄ

Transkrypt

1 ODDZAŁYWANE ODBORNKÓW NENOWYCH NA SEĆ ZASAJĄCĄ PRZYCZYNY ODDZAŁYWANA ODBORNKÓW NENOWYCH NA SEĆ Prekstałtniki tyrystrwe kmutacji sieciwej iałują niekrystnie na współpracującą nimi sieć elektrenergetycną w trjaki spsób: pwując kmutacyjne ałamania napięcia sieci, kstałcając prą sieci, późniając prą sieci wglęem napięcia sieci. W casie kmutacji, tj. prejmwania prąu mięy awrami prekstałtnika, występują cyklicnie krótktrwałe wierania wóch (kmutacja prsta) lub kilku (kmutacja łżna) fa ukłau asilania. Pwuje t chwilwe kstałcenia napięcia asilająceg, naywane kmutacyjnymi ałamaniami (lub uskkami) napięcia. Rys. 7.. Kmutacyjne ałamania napięcia strny wtórnej transfrmatra pry mstku (3T-3T) bciążnym : a) prebiegi napięć fawych strny wtórnej, b) prebiegi prąów fawych strny wtórnej, c) prebieg prąu bciążenia, ) prebieg napięcia prewweg strny wtórnej Prebieg prąu pbieraneg pre prekstałtnik sieci nie jest sinusialny, lec bliżny prstkątneg (trapeweg) lub schkweg ależnie licby pulsów i spsbu płąceń transfrmatra sieciweg ra inukcyjnści bwu bciążenia. Prebieg taki rłżny na skławe awiera pa harmnicną (sinusią) pstawwą ( cęsttliwści równej cęsttliwści napięcia) sereg harmnicnych wyżsych cęsttliwści. Wpływają ne niekrystnie na pracę arówn samej sieci, jak i innych urąeń nią współpracujących. Prą pbierany sieci (pstawwa harmnicna) jest także późniny wglęem napięcia sieci. Opóźnienie t jest funkcją kąta ałącania tyrystrów i ależy parametrów ukłau asilania (głównie inukcyjnści rprsenia transfrmatra sieciweg). Pwuje n, że prekstałtnik jest awse (także pry α = 0 i bciążeniu R ) bierany pre sieć jak birnik inukcyjnej mcy biernej, c p wglęem energetycnym jest jeg pstawwą waą. Wpływa t niekrystnie na bilans mcy węła sieci. Omawiając iaływanie prekstałtników na sieć należy wspmnieć jesce jenej ich właściwści, która w spsób pśreni wiąże się tym aganieniem. Jest nią bar

2 mała w prównaniu np. wirującą pretwrnicą masynwą stała caswa prekstałtnika, cyli brak mżliwści magaynwania energii. Pwuje t, że sybkie miany bciążenia musą być w całści pkrywane pre sieć. Prblem ten występuje scególnie str w ukłaach napęwych użej mcy uarwych i cęstych mianach mmentu bciążenia i prękści, a własca w ukłaach nawrtnych (napęy walcarek, górnicych masyn wyciągwych itp.), i pwuje wahania wartści napięcia asilająceg. KOMTACYJNE ZAŁAMANA NAPĘCA Pwstawanie ałamań, prykław, w prypaku mstka (3T-3T) bciążneg silnie inukcyjnie ( ) pry α = 45 ilustruje rysunek 7.. W jenym kresie wicne są ctery ałamania napięcia faweg i w efekcie seść ałamań napięcia prewweg (ctery ujemne i wa atnie), których wa wywłane kmutacją nśnych fa (na rys. 7.) fay a i b) są głębkie i bniżają prewwe napięcie wtórne praktycnie era. Załamania napięcia p strnie pierwtnej (napięcia sieci) są mniejse i prprcjnalne stsunku inukcyjnści warcia sieci i transfrmatra. Napięcie sieci w casie kmutacji prstej rkłaa się prprcjnalnie wartści inukcyjnści: Tr = = (7.) Tr + + Tr nukcyjnści warcia są wrtnie prprcjnalne mcy warciwych, stą im więksy jest stsunek mcy warciwej sieci Q mcy warciwej transfrmatra Q, tym Tr napięcie sieci jest mniej kstałcne. Zawartść wyżsych harmnicnych w napięciu sieci jest pry aanej wartści prąu bciążenia ależna kąta α i siąga maksi- mum pry α = 90. Załamania napięcia charakteryują się następującymi parametrami: głębkścią ałamania, nsną amplituy napięcia i wyrażaną w %, serkścią ałamania µ, pwiaającą kątwi kmutacji, pwierchnią ałamania A, kreślaną ilcynem µ. Dpuscalne wartści tych parametrów la różnych rajów sieci i różnych klas napięcia asilająceg pają nśne nrmy krajwe i prepisy mięynarwe. Jeżeli e wspólneg transfrmatra sieciweg są bepśreni asilane wa (lub więcej) prekstałtniki, t iałują ne na siebie niekrystnie głównie ppre kmutacyjne ałamania napięcia. Pstawwym prblemem staje się wówcas apewnienie nieawnej kmutacji prekstałtników w najbariej niekrystnych warunkach pracy. Mżna prst wykaać, że warunki takie występują pry jenakwych kątach ałącania tyrystrów w pracy falwnikwej (scególnie w kńcwym jej bsare) bu prekstałtników; bniżają nacąc granicny prą kmutwany stwarając niebepieceństw prewrtu falwnika. W prównaniu pracą inywiualną każeg prekstałtników praca wspólna jenakwym kątem ałącenia więksa serkść, a w efekcie k. -krtnie także pwierchnię kmutacyjnych ałamań napięcia. Bepśrenia współpraca równległa byłaby więc niemżliwa, gyż w wyniku kmutacji jeneg prekstałtników napięcie prewwe na tyrystrach rugieg byłby równe er i nie mgłyby ne stać ałącne. Współpracujące prekstałtniki musą być atem sprężne a pmcą atkwych inukcyjnści, c ilustruje rysunek 7.3. nukcyjnści spręgające należy wymiarwać tak, aby pry minimalnym kącie wysterwania α napięcie prewwe na tyrystrach w casie kmutacji nie bniżył min

3 się pniżej wartści prekstałtnika, cyli: u Ty min, apewniającej nieawne ałącanie tyrystrów rugieg sin = (7.) mp α min uty min nukcyjnści te nie pwinny być jenak namierne, gyż mniejsają prą granicny kmutwany pre prekstałtnik i więksają kąt β min. a) b) Rys Współpraca równległa wóch prekstałtników e wspólnym transfrmatrem sieciwym: a) schemat ukłau ławikami spręgającymi, b) ilustracja warunku pprawnej kmutacji tyrystrów Skutecnym spsbem plepsania warunków współpracy kilku prekstałtników są ukłay kmpensujące mc bierną filtrami harmnicnych. Dtychcaswe rważania tycyły sieci awierającej tylk inukcyjnść. Sieci recywiste awierają także pjemnści ra reystancje i teg pwu są patne na jawiska renanswe. Pjemnści sieciwe twrą inukcyjnściami systemu elektrenergetycneg bwy renanswe, które są pbuane rgań pre kmutacyjne ałamania napięcia. Oscylacje nakłaają się na prebieg pstawwy napięcia sieci kstałcając g atkw w charakterystycny spsób. Należy auważyć, że rgania renanswe mgą być pwwane także innymi prycynami, np. mianą knfiguracji linii, skkwą mianą bciążenia prekstałtnika, ałącaniem transfrmatra.

4 7..3.ODKSZTAŁCENE PRĄD SEC HARMONCZNE PRĄD NAPĘCA k Prebieg prąu i sieci współpracującej prekstałtnikiem ależy : licby pulsów prekstałtnika, schematu płąceń uwjeń strny pierwtnej i wtórnej transfrmatra sieciweg (la p 3), kąta ałącenia tyrystrów, kąta kmutacji, charakteru birnika (wygłaenia prąu bciążenia), parametrów ukłau asilania (sieci wra transfrmatrem). Jencesne uwglęnienie wpływu wsystkich cynników bar kmplikuje analię prąu, lateg pryjmuje się wstępnie ałżenia uprascające, a następnie cenia się i uwglęnia ich wpływ na kłanść wyników. W metie iealiwanej akłaa się całkwite wygłaenie prąu bciążenia ( ) ra bereaktancyjny ukła asilania ( k = 0, cyli kmutację natychmiastwą µ = 0) prą ma wówcas prebieg prstkątny (lub schkwy). W metie knwencjnalnej pryjmuje się tylk pierwse tych ałżeń ( / ) prebieg prąu sieci w casie kmutacji ma wówcas nachylne bca, jest więc bliżny trapeweg. Prebiegi prąu sieci i kilku pstawwych ukłaów prekstałtników pry α = 0 prestawin na rysunku 7.5. Prebieg prąu mżna rłżyć metami analiy matematycnej (np. analiy Furiera) na sereg sinusi (harmnicnych) skławych. Zawiera n harmnicną pstawwą ( cęsttliwści prebiegu napięcia f f = ra harmnicne ręu: = kp ± (7.3) gie k =,,3, K, cęsttliwściach: f = ( kp ±) f (7.4) których amplituy (tym samym wartści skutecne) są wrtnie prprcjnalne ich ręu: = m m, = (7.5) a) b) c) ) e) f) Rys ealiwane prebiegi prąu sieci pstawwych prekstałtników tyrystrwych bciążnych pry α = 0 : a) ukłay wupulswe (T) i (T-T), b) ukła trójpulswy (3T) transfrmatrem ukłaie płąceń gwiaa-gwiaa, c) ukła trójpulswy (3T) transfrmatrem ukłaie płąceń trójkąt-gwiaa, ) ukłay seścipulswe (3T-3T) transfrmatrem jenakwych

5 grupach płąceń (gwiaa-gwiaa lub trójkąt-trójkąt), e) ukłay, jak w pkt ), lec różnych grupach płąceń (gwiaa trójkąt lub trójkąt-gwiaa), f) wunastpulswy ukła równległy (3T-3T)+(3T-3T) Tablica 7. Wartść prcentwa amplitu wyżsych harmnicnych prąu sieci, niesina harmnicnej pstawwej iealiwanych prebiegów prąu kilku ukłaów prstwnikwych p p ,0 00,0 00,0 00,0 4 7,5 50,0 5 6, ,3 6 6,5 4 v 5,0 7 5,88 5,88 5,88 5 0,0 0,0 0, ,6 5,6 5,6 7 4,3 4,3 4,34 0 5,00 8,5 4,76 9, 4,54 0 0,0 3 4,35 4,35 4,35 4,35 9,09 9,09 9,09 9, ,00 4,00 4,00 4,00 3 7,69 7,69 7,69 7,69 γ 0,90 0,87 0,955 0,988 Wartści wglęne amplitu kilkunastu pcątkwych harmnicnych (niesine amplituy harmnicnej pstawwej) la kilku ukłaów prekstałtników estawin w tablicy 7.. Wiać, że ukła trójpulswy (a także nie preentwany w tablicy seścipulswy ukła jenkierunkwy) pbiera (w pracy falwnikwej aje) sieci pa nieparystymi także paryste harmnicne prąu prprcjnalnie wyżsej amplituie i niżsej cęsttliwści, a więc truniejse filtrwania. Jest t jena głównych wa ukłaów jenkierunkwych, granicająca ich astswanie. Wartść skutecna prąu prebiegu prstkątnym mstka (3T-3T): = 0, 87 3 (7.6) a jeg harmnicna pstawwa: 3 6 = = 0,955 0, 78 π π (7.7) Zawartść harmnicnej pstawwej w prąie sieci wykł się naywać współcynnikiem kstałcenia prąu sieci; wyraża ją stsunek: = γ (7.8) któreg wartść la prebiegu prstkątneg mstka (3T-3T) wynsi 3/ π 0, 955. Zawartść harmnicnych ujmuje wiąek: γ = = γ (7.9) i la rpatrywaneg prebiegu jest na równa 0,97. realnienie prebiegu prąu sieci pre uwglęnienie pulsacji prąu bciążenia i skńcneg casu kmutacji nie mienia ręu harmnicnych (wór 7.3), lec tylk ich amplituy. Ze więksaniem pulsacji prąu piąta harmnicna więksa się, sióma maleje, a jeenasta praktycnie nie mienia wartści, natmiast e więksaniem kąta kmutacji wsystkie harmnicne maleją. Harmnicne prąu sieci pwują spaki napięcia na impeancji sieci. Pnieważ reystancja sieci jest awycaj wielkrtnie mniejsa jej reaktancji ( R << X ), stą mżna pryjmwać R 0. Reaktancja X wrasta e wrstem ręu harmnicnej prąu. T

6 Z brym prybliżeniem ujmuje t ależnść: X = ω X (7.0) Spaek napięcia pwwany -tą harmnicną prąu sieci wyraża wór: (7.) = ω X który la sieci 3-fawej pryjmuje pstać (w funkcji mcy warcia sieci): =, (7.) p Sw Wypakwa awartść (uwglęniająca wsystkie prycyny kstałcenia) wyżsych harmnicnych w napięciu sieci jest efiniwana następując: κ = = (7.3) Musi być na mniejsa wartści puscalnej, pawanej pre nśne prepisy energetycne; la sieci 3-fawych śrenieg napięcia wynsi awycaj 0,05. Rys lustracją wpływu inukcyjnści bciążenia na harmnicne prąu sieci i prąu bciążenia: a) prebiegi prąu sieci i prąu bciążenia la trech wartści stsunku / pry cnst k =, b) awartść prcentwa wyżsych harmnicnych prąu sieci (wartść niesienia ) i prąu bciążenia (wartść niesienia ) Analia harmnicna napięcia wyjściweg wykauje, że występują w nim wyżse harmnicne ręu: = k p (7.4) Dla mstka (3T-3T) są t więc harmnicne = 6,,8, K, których wartści skutecne pry ałżeniu kmutacji natychmiastwej, jak na rysunku 7.6a wynsą: ( )cs α = 0i (7.5)

7 Wpływ pulsacji prąu bciążenia (inukcyjnści ) na wartść harmnicnych prąu sieci mstka (3T-3T) ilustruje rysunek 7.0. Dla prykław branych wartści α = 30 i E / 0 i = 0, 8 prestawia n ależnści cterech pcątkwych harmnicnych prąu sieci (linie ciągłe) i wóch pcątkwych harmnicnych prąu bciążenia (linie prerywane) la trech różnych wartści / k = 0,6; 6; 60 pry = cnst. Zmniejsenie pulsacji pwuje mniejsenie 5. i więksenie 7. harmnicnej prąu sieci. Wicny jest także scególnie uży wpływ na 6. harmnicną prąu bciążenia. Najwyżse wartści harmnicnych prąów i napięć występują pry bciążeniu cyst reystancyjnym ( = 0 ). Kmutwany siecią prekstałtnik tyrystrwy (pry bciążeniu wlneg charakteru) iałuje arówn na sieć, jak i birnik. Wglęem sieci mże być uważany a biór źróeł prąwych generujących harmnicne prąu ręu = k p ±, pry cym harmnicne ręu = k p + twrą wglęem harmnicnej pstawwej ukła współbieżny, a harmnicne ręu = k p ukła preciwbieżny. Wglęem birnika natmiast prekstałtnik stanwi biór źróeł napięciwych, generujących harmnicne napięcia ręu = k p. Tak rumiany schemat astępcy prekstałtnika mstkweg (3T- 3T) ilustruje rysunek 7.3. Rys Schemat astępcy ilustrujący iaływanie 3-faweg prekstałtnika mstkweg na sieć asilającą i birnik Prestawina interpretacja nie wierciela jenak iaływania wrtneg, tj. sieci na prekstałtnik, jakklwiek wykaan, że prebieg i wim harmnicnych prąu sieci ależą pa parametrami (wartścią i rajem) bciążenia i kątem wysterwania także parametrów sieci. Pwyżse rważania i pane wry nsą się pracy ustalnej pry pełnej symetrii arówn ukłau asilania, jak i prekstałtnika. W pracy ukłaów recywistych niesymetrie różneg raju mgą mieć miejsce arówn w stanach ustalnych (np. niesymetria napięć asilających, inukcyjnści kmutacyjnych, kątów wywalania), jak i natury recy awse w stanach prejściwych (np. rruch prekstałtnika). Prą pbierany sieci jest wówcas niesymetrycny faw. W jeg wimie amplituwym pa mianą amplituy harmnicnych charakterystycnych (pisanych wrem 7.3) wystąpią harmnicne atkwe, w tym także paryste, spwwane niesymetrią.

8 OPÓŹNENE PRĄD WZGĘDEM NAPĘCA SEC WSPÓŁCZYNNK MOCY BANS MOCY PRZEKSZTAŁTNKA WYKRES MOCY Prą pbierany sieci pre prekstałtnik pry bciążeniu wlneg charakteru jest awse niesinusialny i bliżny prstkątneg (trapeweg) lub schkweg. Opisuje g ależnść: = i = sin( ωt ) (7.6) ϕ gie numer harmnicnej prąu sieci. Jeg wartść skutecna: = + (7.7) = Prebieg napięcia sieci asilającej mże być w gólnym prypaku także kstałcny (wskutek pbru kstałcneg prąu pre birniki nieliniwe użej mcy, głównie prekstałtniki) i wyraża g ależnść: κ = u = sin( κωt ) (7.8) κ ϕ κ gie κ numer harmnicnej napięcia sieci. Jeg wartść skutecną pisuje ależnść: κ = = + (7.9) Mce cynna i bierna pbierane sieci są efiniwane tak sam jak w ukłaach prebiegami sinusialnymi, tym że tera są ne sumami mcy wytwaranych pre pscególne harmnicne (pierwsa harmnicna napięcia pierwsą harmnicną prąu, ruga rugą it.), cyli (la jenej fay): ra analgicnie: P κ T = u i t = κ cs( ( = κ ) ϕ = κ T 0 = = κ ( = κ ) sin( ϕ = κ = ψ ) κ (7.0) Q ψ ) (7.) Nie mienina pstaje również efinicja mcy prnej pbieranej sieci: κ κ = = κ S = = (7.) P pstawieniu ależnści (7.7) i (7.9) wru (7.) trymuje się wyrażenie na mc prną: S = P + Q + D (7.3) w którym pjawia się nwa skława mcy D, nie występująca pry prebiegach sinusialnych. Wynika na że współiałania harmnicnych napięcia i prąu sieci numerach sbie nierównych ( κ ): = D [ + cs( ϕ ψ ϕ ψ )] (7.4) κ κ Nie biere na uiału w prenseniu mcy cynnej, stą jest alicana mcy biernej i naywana mcą bierną harmnicnych, efrmacji lub kstałcenia. Zatem całkwita κ κ κ κ

9 mc bierna: Q c = Q + D (7.5) Pnieważ awycaj mc warciwa sieci jest wielkrtnie więksa mcy prekstałtnika, t puscalne jest ałżenie, że jest na nieskńcenie uża, cyli że impeancja sieci jest równa er (pryjmwanie X 0 jest puscalne la stsunku bu mcy mniejseg 0,05). Wówcas prebieg napięcia jest sinusialny, =, a wry na mce skławe uprascają się. Mc prna pbierana sieci jest awse ilcynem wartści skutecnych napięcia i prąu wg wru (7.7), więc (la jenej fay): S = (7.6) i awiera mc prną pierwsej harmnicnej: S = (7.7) ra mc harmnicnych S. Mc bierna pbierana sieci skłaa się także mcy biernej pierwsej harmnicnej: sin ϕ S sin Q = = ϕ (7.8) i mcy biernej wyżsych harmnicnych, która pry braku harmnicnych napięcia jest ilcynem tylk jeg harmnicnej pstawwej i sumy harmnicnych prąu, cyli: = D = (7.9) Mc cynna pbierana sieci jest natmiast ilcynem tylk pstawwych harmnicnych napięcia i prąu sieci: P = P = csϕ = S csϕ (7.30) i jest równa (p pminięciu strat mcy w prekstałtniku) mcy cynnej awanej birnika: P = = ( 0 csα ) (7.3) gie, gnie e wrem (3.80), kmutacyjna strata napięcia: p k = X k π P uwglęnieniu wru (7.7) ależnść (7.3) pryjmuje pstać: P = S α i k P i k csϕ = 0 cs (7.3) Pierwsy skłanik mcy jest wiąany e sterwaniem, rugi kmutacją. Pry ałżeniu kmutacji natychmiastwej, µ = 0 (b. r. 3.3, meta iealiwana k = 0, ), skłanik mcy wiąany kmutacją jest równy er, atem równania (7.3) wynika, że: csϕ = csα cyli ϕ = α (7.33) Zależnść ta jest słusna la wsystkich ukłaów be cięcia erweg; la mstka (3T-3T) ilustrują ją prebiegi na rysunku 7.6a. Wry na mce harmnicnej pstawwej pryjmują wówcas pstać: P = P csα (7.34) Q = csα = S sin α = = S sin α (7.35) Wra mcą S wg wru (7.6) twrą ne trójkąt prstkątny (rys. 7.0), któreg preciwprstkątna:

10 S = P + Q (7.36) i jest prmieniem kręgu pisaneg równaniem: Q + = P 0 0 = sin α + cs α (7.37) c la = cnst ilustruje wykres kłwy mcy na rysunku 7.7. Mc cynna jest atnia w pracy prstwnikwej, a ujemna w pracy falwnikwej prekstałtnika. Mc bierna natmiast jest awse atnia (inukcyjna), cyli jest pbierana sieci. Jej wartść maksymalna występuje pry α = 90 ( = 0) i maleje era pry mianie α era lub 80. Zależy na kąta wysterwania, stą jest naywana mcą bierną sterwania (lub presunięcia). Rys Prebiegi napięć i prąów mstka (3T-3T) bciążneg >> pry α = 30 : k a) la kmutacji natychmiastwej ( µ = 0 ); b) la kmutacji recywistej (aprksymacja liniwa prąu) Mże także łatw wykaać, że la ukłaów prstwnikwych cięciu erwym ależnść mięy kątem presunięcia ϕ a kątem ałącenia α la µ = 0 jest awse następująca: ϕ = (7.38) P uwglęnieniu kmutacji µ > 0 (meta knwencjnalna, k > 0, ) la aprksymacji liniwej prąu awrów w casie kmutacji równania (7.3) wynika, że: w µ csϕ = csα k cyli ϕ = α + (7.39) c la mstka (3T-3T) ilustruje rysunek 7.6b. Mc bierna harmnicnej pstawwej jest tera wyrażana wrem: α

11 µ µ Q = = sin α + S sin α + (7.40) i awiera pa mcą bierną sterwania także mc bierną kmutacji, ależną kąta µ. Rys Wykres kłwy mcy pstawwej harmnicnej mstka (3T-3T) la kmutacji natychmiastwej Jak więc wiać, kmutacja iałuje na bilans mcy prekstałtnika w wjaki spsób: mieniając kstałt prebiegu prąu sieci i późniając g (pstawwą harmnicną) atkw wglęem napięcia sieci kąt µ /, cyli wypakwej wartści ϕ = α + µ /. Wskutek miany prebiegu i prstkątneg na bliżny trapeweg (rys. 7.6) kmutacja mniejsa w nim awartść wyżsych harmnicnych, cyli więksa uiał harmnicnej pstawwej /. Pwuje t gnie e wrem (7.6) więksenie mcy prnej S, a tym samym gnie równaniem (7.3) mcy cynnej P 0 i awanej birnika pry tej samej wartści całkwitej mcy prnej S pbieranej sieci. Zmiana w funkcji µ jest jenak nienacna i ten pytywny wpływ kmutacji bywa praktycnie pmijalny. Opóźnienie prąu wglęem napięcia sieci iałuje natmiast negatywnie na bilans mcy w spsób wiele bariej nacący, scególnie w ukłaach więksej licbie pulsów, gie kąt kmutacji pryjmuje nacne wartści. Rumując pbnie mżna wykaać, że la ukłaów cięciu erwym ależnść mięy kątem presunięcia pstawwej harmnicnej prąu a kątem ałącenia i kmutacji ma pstać: α + µ ϕ = (7.4) Wskutek niesinusialneg prebiegu prąu sieci pbierana niej mc prna S jest

12 więksa awanej mcy cynnej P, nawet gy mc bierna harmnicnej pstawwej Q (tj. suma mcy biernych sterwania i kmutacji) jest równa er ( α = 0, µ = 0 ). Prycyną tej różnicy jak już wyjaśnin są harmnicne napięcia sieci i prąu sieci. Wytwarana pre nie mc harmnicnych (efrmacji lub kstałcenia) D wyrażana jest wrem (7.4). Wartść D maleje (la S cnst = ) e wrstem prąu bciążenia, pnieważ więksa się uiał pstawwej harmnicnej prąu / D w całkwitej m- α (pry cy biernej = cnst ) wpływa na tylk D nienacnie. iał mcy. Natmiast miana Q c maleje e wrstem licby pulsów ukłau. Zależnść mięy mcami skławymi mżna pbnie jak la prebiegów sinusialnych prestawić gemetrycnie. Wektrami gnie równaniem (7.34) są tylk mce harmnicnej pstawwej, natmiast mce: prna S, bierna Q i efrmacji D są skalarami. Mc D jest prstpała pwierchni trójkąta mcy harmnicnej pstawwej P, Q, S, atem całkwita mc prna S jest prekątną prstpałścianu, c wyraża wór (7.3), a ilustruje na płascyźnie i w prestreni rysunek 7.0. Rys Wykres mcy pbieranej pre prekstałtnik tyrystrwy sieci asilającej Prestawine ależnści są słusne la ustalneg stanu pracy prekstałtnika i pry wygłanym prąie bciążenia >> k. Wynacanie skławych mcy na pstawie najmści harmnicnych prąu sieci jest stsunkw łżne i caschłnne, nawet la ałżenia niekstałcnym napięciu sieci. Stswane są mety prstse, których należą mety całkwe. Wyrażenie na mc bierną elementu nieliniweg uyskuje w nich pstać całkwą pre wprwaenie pjęcia tw. pryspiesenia energetycneg (pchnej mcy chwilwej wglęem casu). WSPÓŁCZYNNK MOCY Definicja współcynnika mcy ukłaów prebiegami sinusialnymi jak stsunku mcy cynnej prnej pbieranych sieci, cyli: T u i t P T λ = = 0 (7.4) S T T u t i t T T bwiąuje także la ukłaów prekstałtnikami tyrystrwymi kmutacji sieciwej i wyraża ją wór: 0 0

13 P λ = (7.43) P + Q + D Dla pryjęteg ałżenia sinusialnym prebiegu napięcia sieci ( = ) p pstawieniu ależnści (7.8), (7.9), (7.30) wór ten pryjmuje pstać: csϕ λ = = csϕ = γ csϕ (7.44) + = Współcynnik mcy jest atem ilcynem współcynnika kstałcenia prąu sieci γ i współcynnika presunięcia csϕ pstawwej harmnicnej prąu wglęem napięcia sieci. Współcynnik presunięcia, naywany także wskaźnikiem wykrystania mcy: P cs ϕ = = (7.45) S jest funkcją: kąta ałącenia tyrystrów α, kąta kmutacji µ i prąu magneswania transfrmatra sieciweg. Zależnść α jest różna la bu grup ukłaów prstwnikwych (be cięcia i cięciu erwym) i nienacnie krygwana pulsacją prąu bciążenia. Pry prąie wygłanym (, i = ) i kmutacji natychmiastwej ( µ = 0) ależnść tę wyraża wiąek (7.33) la ukłaów be cięcia erweg i wiąek (7.38) la ukłaów cięciu erwym. Wrst pulsacji prąu bciążenia więksa tylk minimalnie csϕ ( ϕ < α ). Kmutacja awse więksa ϕ ; la liniwej aprksymacji prąu kmutacji ależnści te pryjmują pstać pwieni (7.39) i (7.4). W celu kłaniejseg uwglęnienia wpływu kmutacji stsuje się niera ależnść ϕ = α + / 3. W akresie nrmalnej 0i µ eksplatacji kąt kmutacji, prykław, mstka (3T-3T) µ < 30, c mniejsa csϕ najwyżsej (6-7)%; w ukłaach p < 6 wpływ ten jest jesce mniejsy. Zwięksenie prąu magneswania transfrmatra mniejsa cywiście csϕ, lec efekt ten jest na gół pminięcia. Współcynnik kstałcenia prąu γ ależy ukłau płąceń i licby pulsów p prekstałtnika, kąta kmutacji µ i kąta ałącenia α. Zależnść licby p i kąta µ ilustruje tablica 7., której wynika, że wartść γ więksa się nacnie (kstałt prąu sieci plepsa się) e wrstem licby p ( wyjątkiem jenkierunkweg ukłau 3T b. tablica 7.) i nienacnie e wrstem µ ; wpływ µ na γ mżna praktycnie pminąć la p 6. Wpływ α jest praktycnie pmijalnie mały; ujmują g wry scegółwe pawane w literature premitu. Zależnść współcynnika kstałcenia prąu sieci licby pulsów i kąta kmutacji prekstałtnika µ p ,9003 0,870 0,9550 0,9886 0, ,9300 0,8600 0,9750 Tablica 7.

14 Rys. 7.. Zależnść współcynnika mcy ukłau prstwnikweg kąta wysterwania tyrystrów la różnych kątów kmutacji Psumwując mżna pwieieć, że współcynnik mcy λ ukłaów prekstałtnikami półprewnikwymi kmutacji sieciwej ależy głównie współcynnika presunięcia csϕ (uależning pree wsystkim α i w mniejsym stpniu µ ), natmiast współcynnik kstałcenia prąu γ wprwaa tylk krektę wartści λ. Zależnść λ α la kilku różnych wartści µ = cnst jak parametru ilustruje rysunek 7.. SKTK ODDZAŁYWANA PRZEKSZTAŁTNKÓW NA SEĆ Niekrystny wpływ na warunki pracy sieci mają wsystkie mówine wyżej jawiska wiąane isttą iałania prekstałtników kmutacji sieciwej, sterwanych faw. Są nimi: kmutacyjne ałamania napięcia sieci, harmnicne w prąie sieci i późnienie jeg pstawwej harmnicnej wglęem napięcia sieci. Kmutacyjne ałamania napięcia sieci mgą pwwać: akłócenia pracy ukłaów sterwania tyrystrów arówn własneg, jak i innych prekstałtników asilanych tej sieci, akłócenia pracy urąeń elektrnicnych, pmiarwych i sterujących (własca cyfrwych) pryłącnych anej sieci, pbuanie rgań scylacyjnych w bwach renanswych twrnych pre elementy C ukłau asilania (c atkw kstałca sinusię napięcia i utrunia bór ukłaów filtrujących harmnicne prąu sieci b. r. 7..3), utrunienia bru ukłaów kmpensacji mcy biernej. Harmnicne prąu sieci są prycyną: więksenia wartści skutecnej prąu sieci, a tym samym wrstu strat presyłu energii (w linii, transfrmatre, urąeniach rielcych it.), mniejsenia impeancji knensatrów kmpensacyjnych ainstalwanych w węźle sieci, a w knsekwencji więksenia ich bciążenia prąweg, c mże prwaić uskenia, wystąpienia harmnicnych w napięciu sieci, c atkw kstałca sinusię i mże akłócać lub wręc uniemżliwiać pprawną pracę innych birników asilanych tym napięciem, ewentualneg wystąpienia renansu równległeg ukłau asilania i baterii knensatrów, c prwai wielkrtneg wrstu amplituy nśnej (renanswej) harmnicnej prąu sieci i mże grić uskeniem arówn baterii, jak i prekstałtnika.

15 Opóźnienie pstawwej harmnicnej prąu sieci więksa mc bierną pbieraną sieci (pry tej samej wartści prekaywanej mcy cynnej), a tym samym także pbieraną mc prną; bniża t współcynnik mcy ukłau (węła sieci) i pwuje wrst strat presyłu energii. Oiaływanie prekstałtników na sieć wrasta e więksaniem mcy prekstałtnika (w stsunku mcy warciwej sieci) i w rwiąaniach premysłwych wymaga uwglęnienia już na etapie ich prjektwania.

16 KOMPENSACJA ODDZAŁYWANA PRZEKSZTAŁTNKÓW NA SEĆ KASYFKACJA METOD KOMPENSACJ Gy praca prekstałtnika (cęściej grupy prekstałtników) pwuje namierne kstałcenie napięcia sieci lub pbór byt użej mcy biernej (bniżenie współcynnika mcy pniżej wartści kreślnej prepisami), należy stswać śrki granicające iaływanie prekstałtnika na sieć. Dielą się ne na wie grupy: naturalne i stucne. Naturalne mety kmpensacji plegają na racjnalnym wybre ukłau i parametrów bwu główneg ra najwłaściwseg la knkretneg rwiąania spsbu (algrytmu) sterwania awrów. Należą nich: pprawny (be namierneg apasu) bór mcy transfrmatra sieciweg, a gy jest t mżliwe transfrmatra acepami miany prekłani; prewymiarwany transfrmatr bciąża sieć więksną mcą bierną; ukłay sterwane niesymetrycnie; prekstałtniki łżne (seregwe) sekwencyjnym sterwaniu grup kmutacyjnych awrów racjnalne scególnie la ukłaów śreniej i użej mcy (b. r. 5); ukłay cięciu erwym, tj. mstki półsterwane i ukłay ią erwą, gy birnik nie wymaga pracy falwnikwej; specjalne algrytmy sterwania awrów prekstałtnika, prekstałtniki о kmutacji wewnętrnej, głównie tyrystrami wyłącalnymi i tranystrami mcy, pree wsystkim ukłaów mniejsej mcy (niżse tychcas parametry napięciwe i prąwe tych awrów). Stucne mety kmpensacji wymagają instalwania atkwych urąeń kmpensujących mc bierną, filtrujących harmnicne prąu prekstałtnika lub spłniających łącnie bie funkcje; statnie są naywane urąeniami (ukłaami) kmpensującfiltrującymi. D stucnych met kmpensacji alica się: kmpensatry knensatrwe (tw. statycne), filtry i ukłay kmpensując-filtrujące C, kmpensatry wirujące energelektrnicnymi ukłaami wbuenia, energelektrnicne kmpensatry mcy biernej, energelektrnicne kmpensatry mcy kstałcenia, naywane także filtrami aktywnymi. Zaganienia iaływania prekstałtników półprewnikwych na sieć i ukłaów kmpensując-filtrujących leżą na pgranicu energelektrniki i elektrnenergetyki. ch ranga ciągle wrasta wra e więksaniem licby i mcy jenstkwej instalwanych prekstałtników, których praca cra bariej pgarsa wskaźniki jakści energii elektrycnej. NATRANE METODY KOMPENSACJ KŁADY STEROWANE NESYMETRYCZNE Naturalne mety kmpensacji są prstse i awycaj tańse w realiacji, stą należy je stswać w pierwsej klejnści. Sterwanie niesymetrycne prekstałtnika plega na ałącaniu klejnych tyrystrów (lub grup kmutacyjnych) niejenakwymi wartściami kątów α α. Jeną mż-

17 liwści takieg sterwania, prykław la trójpulsweg ukłau 3T, prestawin na rysunku 7.. Pry regulacji napięcia wyprstwaneg w preiale 0 0,5 0 ałącany jest c rugi tyrystr kątem późnienia 0 α 60. Wskutek teg staje pry- spiesny kąt 60 punkt kmutacji swbnej ( pkt. P pkt. P', rys. 7.a i b). Kąt prewenia prąu sieci α = 40. kła achwuje się jak ukła -pulswy. Opóź- p nienie prąu wglęem napięcia sieci jest mniejse niż pry symetrycnym sterwaniu takieg ukłau (la α = 0 kąt ϕ = 0 ). a) b) c) Rys. 7.. Prebiegi napięcia wyprstwaneg i prąu sieci ( µ = 0 ) pry sterwaniu niesymetrycnym ukłau 3T bciążneg : a, b) w akresie 0 0,5 ; c) w akresie 0, Pry regulacji napięcia w preiale 0,5 0 0 (rys. 7.c) c rugi tyrystr jest wysterwany kątem α, a c rugi prejmuje prewenie w punkcie kmutacji swbnej P. Spsób ten mniejsa jenceśnie mc bierną pbieraną sieci. Sterwanie takie ma jenak licne way, m. in. wytwara skławą premienną niskiej cęsttliwści (truniejsą filtrwania) w prąie bciążenia ra harmnicne prąu sieci cęsttliwściach niżsych cęsttliwści sieci (pharmnicne). Dlateg nie najuje serseg stswania. KŁADY STEROWANE SEKWENCYJNE Sterwanie sekwencyjne jest scególnym prypakiem sterwania niesymetrycneg. Mże być stswane arówn w -fawych i 3-fawych ukłaach mstkwych, jak i w ukłaach seregwych łżnych wóch lub kilku ukłaów skławych. Mstek (T-T) sterwany sekwencyjnie Prebiegi napięcia wyjściweg ra prąów awrów i sieci mstka (T-T), bciążneg, sterwaneg sekwencyjnie, pkaan (la µ = 0 ) na rysunku 7.3. W pracy prstwnikwej regulwany jest kąt ałącenia tyrystrów (T,T) grupy katwej α = var, pry stałym kącie ałącenia tyrystrów (T3,T4) grupy anwej α = 0 = cnst, natmiast w pracy falwnikwej wrtnie mieniany jest α = var pry α = 0 = cnst. Wartść śrenią napięcia wyjściweg pisuje wór: π + α csα + csα sin ( ) = m ωt ωt = 0 π (7.46) α gie wartść maksymalna la α α 0 jest taka sama jak pry sterwaniu syme- = =

18 trycnym mstka 0 = m / π. a) b) ) c) Rys Mstek (T-T) bciążny, sterwany sekwencyjnie: a) schemat, b) prebieg napięcia wyjściweg (la µ = 0 ), c) prebiegi prąów awrów i prąu sieci, ) ależnść współcynników: kstałcenia γ, presunięcia csϕ, mcy λ w funkcji wartści śreniej napięcia wyprstwaneg Równanie charakterystyki regulacyjnej ( / bywa niera naywane także głębkścią regulacji napięcia) ma pstać: 0 w csα + csα = = (7.47) Mc cynna pbierana sieci (pry ałżeniu = ): 0 csα + csα P = P 0 (7.48) a mc bierna pstawwej harmnicnej: sin α + sin α Q = P 0 (7.49) Współcynnik presunięcia faweg wyraża ależnść: Wartść skutecna prąu sieci: a jeg pstawwa harmnicna: α cs cs + α ϕ = (5.50) α α = (7.5) π α α = cs (7.5) π Na pstawie (7.5) i (7.5) współcynnik kstałcenia prąu sieci: γ α α cs = = (7.53) π α α π

19 i statecnie współcynnik mcy mstka (T-T) sterwaneg sekwencyjnie wyraża wór: α α λ γ ϕ cs + cs = cs = (7.54) π α α π Zależnści γ, csϕ, λ jak funkcje / 0 w pełnym akresie regulacji kątów α i α prestawin na rysunku 7.3; la prównania naniesin także (cieńsymi liniami) ależnść λ teg mstka sterwaneg symetrycnie. Wiać, że sterwanie sekwencyjne więksa współcynnik mcy k. 0,5-0, w serkim akresie regulacji napięcia. Należy auważyć, że taki sam wykres λ ma mstek wupulswy cięciu erwym. Mstek (3T-3T) sterwany sekwencyjnie Schemat ra prebiegi napięcia i prąów pry sterwaniu sekwencyjnym grup kmutacyjnych (T,T,T3) i (T4,T5,T6) mstka (3T-3T) bciążneg pkaan (la µ = 0) na rysunku 7.4. Zależnie wartści różnicy kątów ałącania bu grup mstek pracuje w wóch asanic różnych pakresach. Gy α α < / 3, t każa grupa π pracuje nieależnie, natmiast gy α α > / 3, wówcas nśne awry bu grup π twrą gałąź erwą, a praca mstka pwiaa pracy mstka ią erwą (ia rpcyna prewenie także w chwili α = π / 3 ). WEKOŚĆ / 0 P Q csϕ γ λ Tablica 7.3 Zależnści pisujące mce skławe i wskaźniki energetycne mstka (3T-3T), bciążneg, sterwaneg sekwencyjnie la kmutacji natychmiastwej STEROWANE SEKWENCYJNE α α < π / 3 α α > π / 3 STEROWANE SYMETRYCZNE α = α csα + csα cs α csα + csα P 0 csα P 0 sin α + sin α P 0 sin α P 0 α α cs α cs 6 α α cs 6 π π 3 α α π 3 3 α cs α α α cs 3 π 6 π π α α π 3 csα + csα 3 csα + csα 3 π π α α π csα π Wry na niektóre wskaźniki pisujące mstek (3T-3T) sterwany sekwencyjnie mają

20 więc różną pstać w bu pakresach regulacji. Wyprwaa się je pbnie jak la mstka (T-T) b. tablica 7.3. Dla prównania amiescn także wry la teg mstka pry sterwaniu symetrycnym ( α = α). lustracją graficną estawinych ależnści są wykresy na rysunku 7.4. Wiać, że wypakwy współcynnik mcy λ jest więksy tylk w preiale α α > / 3. Zwięksenie t nie jest jenak tak nacne π jak w mstku wupulswym (rys. 7.3). a) ) b) c) Rys Mstek (3T-3T) bciążny, sterwany sekwencyjnie: a) schemat, b) prebiegi napięcia i prąów la α α < π / 3, c) prebiegi napięcia i prąów la α α > π / 3, ) ależnść współcynników: kstałcenia γ, presunięcia csϕ, mcy λ w funkcji wartści śreniej napięcia wyprstwaneg Bilans mcy tak sterwaneg mstka, pbnie jak mstka sterwaneg symetrycnie (rys. 7.7), prestawia wykres kłwy mcy. Równanie kręgu (7.35), p pstawieniu ależnści tablicy 7.3 ra = cnst, la sterwania sekwencyjneg pryjmuje pstać: Q + m = (7.55) P c ilustruje rysunek 7.5. Z wykresu wiać że mstek sterwany sekwencyjnie pbiera sieci mc bierną wukrtnie mniejsą (la µ = 0 ) niż pry sterwaniu symetrycnym. W pracy ukłaów recywistych mniejsenie t nie jest aż wukrtne, pnieważ należy granicyć (e wglęu na bepiecną pracę falwnikwą) górną wartść kąta ałącania pimu α = π β, a niera uwglęnić także mc magneswania transfrmat- max min

21 ra. Wiać także, że pry sterwaniu symetrycnym maksymalna mc bierna (pwiaająca α = 90 ) jest pbierana pry napięciu wyjściwym = 0, pry którym ałącane są birniki (np. silniki) pbierające więksny (cęst kilkakrtnie) prą rruchwy. Jencesne wystąpienie bu tych prycyn pwuje uarwe bciążenie sieci użą mcą bierną. Natmiast pry sterwaniu sekwencyjnym wartści = 0, cyli rruchwi birnika, pwiaa najmniejsy pbór mcy biernej; bie prycyny stały więc w spsób naturalny presunięte w casie, c wyatnie łagi bciążenie sieci mcą bierną. Rys Wykres mcy 3-faweg mstka prstwnikweg la µ = 0 pry sterwaniu, symetrycnym (linia ciągła) i sekwencyjnym (linia prerywana) Należy jenak mieć na uwae, że mstek (3T-3T) sterwany sekwencyjnie wykauje (wglęem sieci i birnika) cechy ukłau trójpulsweg. Zatem gnie e wrem (7.3) pbiera sieci pa harmnicnymi nieparystymi, jak pry sterwaniu symetrycnym atkw także harmnicne paryste ręu, 4, 8, 0...; scególnie wie pcątkwe, użych amplituach /, / 4 i niskich cęsttliwściach, są trune filtrwania. Scególnym, cęst wykrystywanym prypakiem sekwencyjneg sterwania mstka 3-faweg jest mstek półsterwany (3T-3D). kłay łżne sterwane sekwencyjnie Buwę, iałanie i właściwści ukłaów łżnych mówin w riale 5. Sekwencyjnie mżna sterwać tylk ukłay seregwe wóch lub kilku jenstek skławych, którymi awycaj są mstki (3T-3T). Zasaa sterwania sekwencyjneg i spsób wyprwaenia wrów na mce i wskaźniki energetycne ukłau są takie same jak la mówinych wceśniej ukłaów mstkwych. Dla ukłau łżneg wóch jenstek bwiąują również te same (w wartściach wglęnych) wykresy mcy (rys. 7.5). a) b) Rys Wykres mcy ukłau prstwnikweg łżneg cterech jenstek: a) la kmutacji natychmiastwej, b) la µ = 30

22 Pa reukcją mcy biernej sterwanie sekwencyjne mniejsa także awartść harmnicnych w prąie sieci. Zmniejsenie t jest funkcją kąta α. W praktyce stsuje się ukłay seregwe łżne maksymalnie cterech mstków (3T-3T). Wykres mcy takieg ukłau pry ałżeniu kmutacji natychmiastwej µ = 0 ra la µ = 30 ilustruje rysunek 7.6. Kmutacja mniejsa teretycną kryść sterwania sekwencyjneg, gyż w każym kresie musą kmutwać awry arówn jenstki akutalnie sterwanej, jak i jenstek pstałych, wysterwanych ekstremalnie. Wicne jest jenak wyraźne mniejsenie mcy biernej e wrstem licby jenstek skławych. KŁADY O ODCĘC ZEROWYM Pry bciążeniu R ich iałanie jest takie sam jak be cięcia erweg, natmiast pry bciążeniu R lub RE wykaują wiele isttnych p wglęem energetycnym alet, a m.in.: mniejse kstałcenie prebiegu napięcia wyjściweg (gałąź erwa cina ujemne cęści prebiegów), wężsy akres impulsweg prewenia prąu bciążenia i lepse jeg wygłaenie w akresie prewenia ciągłeg, a także wyżsy współcynnik mcy. Rys Wykresy mcy różnych mian 3-faweg mstka prstwnikweg la µ = 0 Wskutek skrócenia (pry tej samej wartści α ) i casu prewenia impulsu prąu sieci wartści α p = π wartści α p = π α mniejsa się wartść α / kąt późnienia teg prąu (pstawwej harmnicnej) wglęem napięcia sieci, a tym samym gnie e wrem (7.38) lub (7.4) mniejsa się kąt ϕ, więksając współcynnik presunięcia csϕ, a w knsekwencji współcynnik mcy λ. Mc bierna pbierana sieci pre mstki półsterwane jest teretycnie (la µ = 0 ) wukrtnie niniejsa mcy biernej nśnych ukłaów w pełni sterwanych. Prykław, la 3-faweg mstka półsterwaneg ilustruje t wykres kłwy mcy na rysunku 7.7; gwiaa iwa mstka nie pbiera mcy biernej, a gwiaa tyrystrwa pry α = 90 pbiera maksymalną mc bierną, równą płwie maksymalnej mcy biernej mstka (3T-3T). Na rysunku pkaan także la prównania wykres mcy mstka (3T-3T) ią erwą. Opis ten tycy także ukłaów seregwych łżnych mstka sterwaneg i niesterwaneg lub wóch mstków półsterwanych. W ukłaach takich mżna także, pbnie jak pry sterwaniu symetrycnym ukłaów seregwych mstków sterwanych, ppra-

23 wić prebieg prąu pbieraneg sieci łącąc pwieni uwjenia wtórne transfrmatrów asilających mstki jen w gwiaę, rugie w trójkąt. SZTCZNE METODY KOMPENSACJ KOMPENSATORY KONDENSATOROWE Jeżeli astswanie naturalnych śrków kmpensacji jest niemżliwe lub nie aje wymaganach efektów, t stsuje się atkwe, stucne ukłay kmpensacji. W ależnści miejsca ainstalwania w węźle sieci ielą się ne na ukłay: inywiualne, grupwe i centralne. D kmpensacji iaływania prekstałtników tyrystrwych najbariej pryatne są awycaj ukłay inywiualne, współpracujące bepśreni prekstałtnikami (instalwane p strnie pierwtnej lub wtórnej transfrmatra sieciweg). Prekstałtnik wra pprawnie aprjektwanym ukłaem kmpensacyjnym stanwią wówcas la sieci birnik charaktere praktycnie reystancyjnym, pbierającym tylk mc cynną. D kmpensacji tylk mcy biernej pbieranej pre prekstałtnik mżna wykrystywać tychcas stswane baterie knensatrów statycnych. Należy jenak atkw sprawić, cy pryłącenie baterii pjemnści uasaninej tylk wglęami kmpensacji nie spwuje wystąpienia renansu równległeg reaktancji pjemnściwej baterii reaktancją inukcyjną ukłau asilania (sieć, transfrmatr, ławiki), cyli X = X. W gałęiach bwu renansweg ppłynęłyby wówcas silnie wmcnine harmnicne prąu cęsttliwściach bliskich renanswej, pwując nacne C więksenie spaków napięć tych harmnicnych. W efekcie mże t spwwać niepuscalnie uże kstałcenia prebiegu napięcia sieci. Również efekt kmpensacji mcy biernej jest wówcas granicny. Bateria nieracjnalnie branej pjemnści mniejsa wprawie kąt ϕ późnienia pstawwej harmnicnej prąu sieci, lec jenceśnie więksa kstałcenie teg prąu, c w reultacie mniejsa pryrst współcynnika mcy ukłau λ = γ csϕ. Dbór pjemnści wyklucającej pwstanie renansu jest jenak awse tylk prybliżny. Zależy na bwiem aktualnej wartści mcy warciwej ( r = S w / QC S węła sieci ), która ulega nacnym mianm wskutek prełąceń ruchwych i mian knfiguracji systemu elektrenergetycneg. Skutecnym rwiąaniem prblemu jest seregwe płącenie baterią ławika tłumiąceg (chrnneg). Jeg inukcyjnść biera się tak, aby wyklucyć mżliwść bliżenia się renansu la wsystkich mżliwych w ukłaie harmnicnych. Dla = taki bwó seregwy pwinien mieć charakter pjemnściwy, la cęsttliwści wyżsych ręów charakter inukcyjny. Prykław, la mstka (3T-3T) najniżsą harmnicną jest = 5, a więc cęsttliwść bwu renansweg: bateria knenstrów ukła asilania musi być mniejsa 5 f, ceg wynika, że la =, X ł 0, 04X. C Z rugiej strny reaktancją X ł nie mże być byt uża, gyż mniejsa t skutecnść iałania baterii, a także więksa napięcie na knensatrach. FTRY KŁADY KOMPENSJĄCO-FTRJĄCE C Jeżeli parametry bwu bateria knenstrów-ławik staną brane warunku renansu seregweg la kreślnej harmnicnej prąu prekstałtnika, cyli spełniają warunek: w

24 = ω r = 4π ( r f) (7.56) C F F t bwó taki (pryłącny równlegle prekstałtnika) spełnia rlę filtru renansweg tej harmnicnej (jeg skutecnść ależy także reystancji R ). Dla ałżenia, F że R = 0, reaktancja filtru -tej harmnicnej: F X F = ωf (7.57) ωc c ilustruje rysunek 7.30a. Wiać, że la harmnicnej cęsttliwści renanswej r jest na równa er; filtr stanwi la niej praktycnie warcie, cyli prą tej harmnicnej jest pre filtr wierany (nie płynie sieci). Dla harmnicnych niżseg ręu (a więc i pstawwej) filtr ma charakter pjemnściwy, cyli mniejsa (kmpensuje) prą bierny tych harmnicnych, a la harmnicnych wyżseg ręu charakter inukcyjny. Filtr iała tym skutecniej, im więksa jest inukcyjnść źróła asilania (mniejsa mc warciwa), c wyraża wór: F = (7.58) + R C ), ch- Dlateg krystniej jest instalwać g p strnie wtórnej transfrmatra ( + ciaż pwuje t kreślny wrst napięcia na awrach. a) b) F F F F Tr Rys Filtry C harmnicnych prąu prekstałtnika: a) charaktery stryka reaktancji filtra, b) filtry harmnicnych prąu mstka (3T-3T) Filtr ustywnia charakterystykę ewnętrną i wyraźnie mniejsa γ w całym akresie mian bciążenia, lec jenceśnie więksa γ i wartść napięcia na awrach. Z prestawineg iałania filtru wynika, że gy biere się pwieni więksą mc baterii knensatrów, seregwy bwó renanswy C mże pełnić jenceśnie wie funkcje: filtru wyżsej harmnicnej prąu prekstałtnika i kmpensatra mcy biernej jeg harmnicnej pstawwej; naywany jest wówcas ukłaem kmpensującfiltrującym. Zawycaj wystarca pryjęcie napięcia baterii więkseg k. (0-5)% napięcia naminweg sieci i prewymiarwanie prąwe baterii k. (50-80)%. Charakterystyka ławika filtru pwinna być liniwa, stą stsuje się na gół ławiki pwietrne. icba instalwanych filtrów (filtrwanych harmnicnych prąu) ależy stpnia kstałcenia napięcia sieci pwwaneg pracą prekstałtnika. Filtrwanie rpcyna się awse harmnicnej najniżseg ręu. Dla mstka (3T-3T) wystarcające jest fil-

25 trwanie awycaj wóch, tj. 5. i 7., lub cterech, tj. 5., 7.,. i 3., pcątkwych harmnicnych, c pkaan na rysunku 7.30b. Niepuscalne jest filtrwanie harmnicnych wyżsych ręów pminięciem harmnicnych niżsych ręów, pnieważ filtry wyżsych cęsttliwści mają charakter pjemnściwy la niżsych cęsttliwści i mgą je niebepiecnie wmacniać. kłay kmpensując-filtrujące mają wiele isttnych alet, w tym m.in.: mżliwść instalwania w wlnym punkcie węła sieci, łatwść rbuwy (łącania klejnych baterii), małe straty mcy cynnej ra prsty mntaż i niskie ksty inwestycyjne, a także eksplatacyjne. Dlateg spśró stucnych śrków kmpensacji najują najcęstse astswanie arówn kmpensacji statycnej, jak i pry sybk mieniających się w serkim akresie bciążeniach mcą bierną (kmpensacja naążna). Należy je wówcas wypsażyć w sybkie łącniki, awycaj tyrystrwe ałącania i łącania sekcji baterii. KOMPENSATORY WRJĄCE Masyna synchrnicna wypsażna w sybką regulację wbuenia (wbunicę energelektrnicną) jest skutecnym śrkiem kmpensacji mcy biernej i jenceśnie stabiliacji wartści napięcia sieci asilającej prekstałtnik tyrystrwy. Funkcje te spełnia bre także pry uarwych i cęstych mianach prąu bciążenia i kąta wysterwania. W prypaku współpracy scególnie prekstałtnikami nawrtnymi kmpensatry wirujące musą mieć użą preciążalnść (sięgającą 300%) i mżliwść silneg frswania wbuenia ( 000% wartści naminwej). Są stswane prekstałtników użej mcy, scególnie aś więksej licby prekstałtników ainstalwanych w jenym węźle sieci (kmpensacja grupwa). W prównaniu kmpensatrami knensatrwymi są jenak nacnie rżse i cechują się więksymi stratami mcy.