Непосредственный преобразователь

Многое электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, а), т. е. большой положительный угол сдвига фаз у между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности cos^, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos *$ приводит к неполному использованию генераторов, линий передачи и другого электротехнического оборудования, которое бесполезно загружается реактивным (индуктивным) током. Эта составляющая тока обусловливает также увеличение потерь электрической энергии во всех токопроводящих частях (обмотках двигателей, трансформаторов, генераторов, проводах линий передачи и др.).

Многие электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, в) , т. е. большой положительный угол сдвига фаз *р между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности cosi, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos
Многие электротехнические устройства синусоидального тока (фазовращатели, двигатели и др.) имеют сильные магнитные поля. У таких устройств велика реактивная (индуктивная) составляющая тока (см. 2.37, а), т. е. большой положительный угол сдвига фаз <р между напряжением и током, что ухудшает их коэффициент мощности соз(р, а значит, и коэффициент мощности промышленного предприятия в целом. Низкое значение cos (f приводит к неполному использованию генераторов, линий передачи и другого электротехнического оборудования, которое бесполезно загружается реактивным (индуктивным) током. Эта составляющая тока обусловливает также увеличение потерь электрической энергии во всех токопроводящих частях (обмотках двигателей, трансформаторов, генераторов, проводах линий передачи и др.).

тока всегда немного больше омического сопротивления постоянного тока. Причина этого состоит в том, что переменный ток, вследствие явления поверхностного эффекта, частично оттесняется от центра проводника к наружной поверхности, что приводит к неполному использованию сечения проводника. Оно как бы уменьшается, а, следовательно, сопротивление проводника увеличивается.

Типизация узлов осуществляется либо только по конструктивно-технологическим ограничениям (габариты и форма частей, число контактов разъемов, тип электромонтажа, число слоев коммутации и т. д.), либо и по конструктивно-технологическим, и по функциональным признакам (регистр, дешифратор, микропроцессор, запоминающее устройство, модулятор, компаратор, генератор и т. д.). В первом случае конструктивная типизация позволяет уменьшить до минимума число уровней разукрупнения и, следовательно, число ТП и количество технологической оснастки, лучше оснастить ТП и более тщательно его отладить (создать типовой ТП). Во втором случае использование функционального принципа упрощает и обслуживание аппаратуры при эксплуатации, уменьшает номенклатуру блоков, контрольного оборудования, запасного комплекта. Негативной стороной любой типизации является возможность появления избыточности. При конструктивно-технологической типизации возможно неполное заполнение узлов элементами из-за ограниченного числа контактов в соединителях. Функциональная типизация может привести к неполному использованию всех элементов из-за того, что часть их (например, выход дешифратора или каскадов усилителя) в некоторых узлах может не использоваться. Кроме потерь объема это приводит к увеличению потребляемой мощности и уменьшению надежности.

Таким образом, уменьшение cos ф, значение которого определяется характером нагрузки, приводит к неполному использованию генератора. Если приемник энергии (нагрузка) работает при неизменных напряжении и мощности, то ток нагрузки генератора будет тем больше, чем меньше cos ф. Покажем это. Обозначим через /о ток, соответствующий значению С05ф0 = 1. Так как мощность, согласно условию, не меняется, то (//о= (У/созф, откуда

Если генератор работает при номинальных напряжении и токе Un, /н, но с изменяющимся коэффициентом мощности (cos ф), величина которого зависит от приемников энергии, то активная мощность генератора изменяется пропорционально cos ф. Таким образом, уменьшение cos ф приводит к неполному использованию мощности генератора (станции).

дечннк изготовляют из специальных сталей с малой площадью петли гистерезиса. Чтобы уменьшить потери на токи Фуко, сердечник делают не сплошным, а состоящим из тонких пластин, изолированных одна от другой. Не менее важным обстоятельством, заставляющим разделять сердечники на тонкие пластины, является также размагничивающее действие токов Фуко, вызывающее уменьшение индукции внутри материала. Это приводит при высоких частотах к неполному использованию сплошного сердечника.

может быть и более сложной, когда происходит соединение одновременно трех, четырех (и даже большего количества) подкритических зарядов, однако проблема синхронизации таких соединений усложняется по мере увеличения числа зарядов, а неточная синхронизация ведет к неполному использованию делящегося вещества. Кроме проблемы с синхронизацией соединения суще-

Таким образом, в полупроводнике с вольт-амперной характеристикой S-типа ток по сечению распределен неравномерно. Происходит как бы образование шнуров с большей плотностью тока, чем в остальном сечении. Это явление характерно для всех приборов с вольт-амперной характеристикой S-типа, независимо от физического механизма их работы. Образование шнуров приводит к неполному использованию площади прибора и к наличию гистерезиса на вольт-амперной характеристике. Поскольку предпочтительным местом для образования шнуров являются места, в которых по различным технологическим причинам концентрация носителей оказалась повышенной, то одним из методов уменьшения шнурования тока является использование материалов, более однородных по объему.

По первому варианту установка статических конденсаторов осуществляется непосредственно у зажимов токоприемника, например у асинхронного двигателя. Двигатель и конденсаторы включаются и отключаются общим контактором. Разрядным сопротивлением конденсаторов служит обмотка статора двигателя. При таком включении статические конденсаторы отдают реактивную мощность лишь во время работы двигателя, что приводит к неполному использованию их.

Непосредственный преобразователь трехфазного переменного тока частоты fl в однофазный переменный ток частоты /2 состоит из двух комплектов простых тиристоров, обеспечивающих возможность переключения нагрузки с напряжения одного направления на напряжение другого направления ( 18-24, а). Тиристоры включены на стороне вторичной обмотки трансформатора с обмотками аЪс. Нагрузка ZH включена между нейтральной точкой трансформатора и средней точкой дросселя L, служащего для сглаживания пульсаций переменного напряжения и ограничения тока при включенном состоянии тиристоров разных фаз двух групп. Наиболее просто решается вопрос о преобразовании частоты при активной нагрузке. Предположим, что нужно понизить частоту переменного тока f1 в четыре раза. Тогда в течение двух периодов 2Tj питающего напряжения должны подаваться управляющие импульсы на тиристоры первой группы, например, в такой последовательности: la, lb, lc, la, lb, 1с. В течение последующих двух периодов должны подаваться импульсы на тиристоры другой группы в последовательности: 2Ь, 2с, 2а, 2Ь, 2с, 2а. Кривая напряжения и2

Рассматриваемая схема 0.18, а может работать в циклическом режиме, при котором внутренняя ЭДС преобразователя будет изменяться по синусоидальному закону. В таком случае получаем непосредственный преобразователь частоты (НПЧ). Рассмотрим работу НПЧ с раздельным управлением вентильными комплектами. Внутренняя ЭДС обо-их комплектов в соответствии с (6.2)

Непосредственный преобразователь трехфазного переменного тока частоты /, в однофазный переменный ток частоты f2 состоит из двух комплектов тиристоров, обеспечивающих возможность переключения нагрузки с напряжения одного направления на напряжение другого направления ( 18-17, а). Тиристоры включены на вторичной стороне трансформатора с обмотками abc. Нагрузка гн включена между нулевой точкой трансформатора и средней точкой дросселя L, служащего для сглаживания пульсаций переменного напряжения и ограничения тока при включенном состоя- ' _ ' • . нии тиристоров разных фаз двух групп. Наиболее просто решается вопрос о преобразовании числа фаз при активной нагрузке. Предположим, что нужно понизить ча-', стоту переменного тока /j в четыре раза. Тогда в течение времени двух периодов 27\ питающего напряжения должны подаваться управляющие импульсы на тиристоры первой группы, например, в такой последовательности: la, lb, 1с, la, lb. В течение времени по-, следующих двух периодов должны подаваться импульсы на тиристоры другой группы в последовательности: 2Ь, 2с, 2а, 2Ь, 2с-, 2а ( 18-17, б). Кривая напряжения иг пониженной частоты для некоторого угла запаздывания а представлена на 18-17, в. Первая, основная гармоническая напряжения u2 имеет частоту /2 = /^/4. В случае активно-индуктивной на-

Рассматриваемая схема 6.18, а может работать в циклическом режиме, при котором внутренняя ЭДС преобразователя будет изменяться по синусоидальному закону. В таком случае получаем непосредственный преобразователь частоты {НПЧ). Рассмотрим работу НПЧ с раздельным управлением вентильными комплектами. Внутренняя ЭДС обо. их комплектов в соответствии с (6.2)

Непосредственный преобразователь частоты

При индуктивной нагрузке оба вентильных комплекта в течение каждого периода выходного напряжения работают то в инверторном, то в выпрямительном режиме. При этом непосредственный преобразователь частоты обеспечивает двусторонний энергообмен между входной сетью и нагрузкой.

3.52. Трехфазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты

Если непосредственный преобразователь частоты с трехфазным выходом реализован в виде трех реверсивных преобразователей, то выходная мощность

5.35]. Генератор G дает многофазное переменное напряжение нестабильной частоты, которая в зависимости от частоты вращения дизельного двигателя ДД тепловоза составляет от 50 до 200 Гц. На выходе генератора включен непосредственный преобразователь частоты ПЧ (см. п. 3.5.4), который состоит из двух трехфазных мостовых схем на тиристорах. За счет попеременного включения мостов с частотой 162/з Гц формируется однофазное трапецеидальное напряжение 1000 В ( 5.26,6). Выходное напряжение стабилизировано за счет регулировки напряжения генератора. При мощности на выходе 800 кВ-А такой преобразователь имеет габаритные размеры 1250Х Х800Х700 мм.

Если в цепь ротора асинхронного двигателя введен непосредственный преобразователь частоты, через который мощность может передаваться в обоих направлениях, каскад может работать как при подсинхронной, так и при сверхсинхронной скорости. Однако из-за повышенной стоимости оборудования этот вариант каскада на практике используется редко.

Для питания двухфазного перемешивающего устройства можно с успехом использовать тиристорный непосредственный преобразователь частоты (см. п. 3.5.4). Обмотки обеих фаз перемешивающего устройства питаются от раздельных выходов преобразователя, который обеспечивает сдвиг на 90° токов в этих обмотках относительно друг друга. На 7.16 представлена структура подобного преобразователя частоты. По сравнению с использовавшейся ранее электромашинной преобразовательной системой, состоящей из 10 вращающихся машин, тиристорный преобразователь характеризуется более высоким КПД, простотой обслуживания, меньшей площадью для установки и т. д.