Трехфазного преобразователя

434. Определить характер нагрузки каждой фазы трехфазного потребителя электроэнергии по векторной диаграмме фазных токов и напряжений ( 37, а).

Под действием трехфазной системы ЭДС на зажимах трехфазного потребителя создается трехфазная симметричная система напряжений, сдвинутых по фазе на угол 120°, т. е. на угол 2л/3, и имеющих одинаковые ампли-

Соединение, при котором концы всех трех фаз потребителя объединяются в общую точку, называемую нейтральной точкой, а начала фаз подсоединяются к трехфазному источнику питания посредством линейных проводов, называется соединением звездой трехфазного потребителя ( 5.2). Токи IA, IB и /с в соответствующих линейных проводах называются линейными, токи, протекающие по фазам, — фазными, а ток IN в нейтральном проводе называется нейтральным.

При обрыве линейного провода трехфазный потребитель находится под линейным напряжением, так как при этом ни одна из точек нагрузки не будет под потенциалом оборванного линейного провода. В этом случае векторная диаграмма трехфазного потребителя при соединении звездой и отсутствии нейтрального провода приобретает вид, представленный на 5.8.

Соединение, при котором конец первой фазы х соединяется с началом второй Ь, конец второй у — с началом третьей с, а конец третьей z — с началом первой а, называется соединением трехфазного потребителя электрической энергии треугольником. При этом начала всех фаз потребителя присоединяются к источнику электрической энергии с помощью линейных проводов. Из 5.9 видно, что каждая фаза потребителя присоединяется соответственно к

двум линейным проводам. Поэтому при соединении потребителя треугольником фазные напряжения оказываются равными соответствующим линейным напряжениям: i/Ф = U л. Фазные токи при соединении трехфазного потребителя треугольником не равны линейным, так как в начале каждой фазы потребителя имеется узел разветвления токов. При этом независимо от сопротивлений потребителя между фазными и линейными токами существуют соотношения, полученные на основании первого закона Кирхгофа для узлов разветвления токов:

Таким образом, при соединении трехфазного потребителя электроэнергии треугольником при симметричной нагрузке токи всех трех фаз равны между собой и сдвинуты относительно соответствующих линейных напряжений на одинаковые углы. Из векторной диаграммы для симметричной нагрузки при соединении потребителя треугольником, представленной на 5.10, видно, что линейные токи оказываются равными и сдвинутыми относительно друг друга по фазе на угол 2л/3. При этом между фазными и линейными токами при симметричной нагрузке и соединении потребителя треугольником существует соотношение:

При несимметричной нагрузке фазные токи и углы сдвига по фазе между фазными токами и фазными напряжениями в общем случае не одинаковы. Так же как и при симметричной нагрузке, они могут быть определены по соответствующим формулам. Линейные токи и в этом случае определяются через соответствующие фазные токи. Векторная диаграмма, построенная для случая несимметричной активной нагрузки трехфазного потребителя при соединении треугольником, представлена на 5.11.

Активную мощность трехфазного потребителя электроэнергии в общем случае можно определить как сумму активных мощностей всех его фаз. При соединении звездой активная мощность потребителя

Активная мощность трехфазного потребителя независимо от схемы его соединения может быть найдена через линейные токи и напряжения:

Аналогично можно получить и формулу для реактивной мощности трехфазного потребителя при симметричной нагрузке:

4.48. Форма выходного напряжения трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью.

Простейшая схема трехфазного преобразователя частоты с инвертором, работающим по принципу ШИМ, приведена на 4.55. Преобразователь состоит из мостового неуправляемого выпрямителя (V7 — V12) и автономного инвертора из шести тиристоров (VI — V6) и шести обратных диодов (VI' — V6'), предназначенных для передачи реактивной мощности от двигателя М к конденсатору С. Конденсаторы С1 — С6 и реакторы LI — L3 осуществляют коммутацию тиристоров. Частота на выходе преобразователя может регулироваться от 0 до 50 Гц и выше при практически синусоидальной форме тока в нагрузке. Выходное напряжение также регулируется от нуля до максимального значения, определяемого постоянным напряжением на входе инвертора.

4.55. Простейшая схема трехфазного преобразователя частоты с инвертором, работающим по принципу ШИМ.

При вращении якоря в секциях обмотки индуктируются переменные э. д. с.; при суммировании векторов э. д. с. Е,. замкнутой обмотки в предположении синусоидального изменения э. д. с. во времени получим замкнутый многоугольник ( 15-22, в). У трехфазного преобразователя замкнутая обмотка якоря включена в треугольник,

Для трехфазного преобразователя Ег/Еп^0,6\2. Для шестифаз-ного — Ei/En=0,354. Полагая для упрощения к. п. д. одноякорного преобразователя т)=1, получаем равенство, определяющее его мощность со стороны переменного и постоянного тока

При coscp=l имеем для трехфазного преобразователя /t//n=0,943; для шестифазного —А//,,=0,472.

При вращении якоря в секциях обмотки индуктируются переменные ЭДС; при суммировании векторов ЭДС ?с замкнутой обмотки в предположении синусоидального изменения ЭДС во времени получим замкнутый многоугольник ( 15-22, в). У трехфазного преобразователя замкнутая обмотка якоря включена в треугольник.

Заменим многоугольник ЭДС секций ( 15-22, в) окружностью ( 15-23). Амплитуда переменной ЭДС между кольцами трехфазного преобразователя определяется суммой ЭДС секций, включенных между точками, расположенными под углом 120°, т. е. хордой потенциального круга ( 15-23). При соединении треугольником эта фазная ЭДС равна линейной. С другой стороны ЭДС между щетками определяется суммой ЭДС секций между щетками на коллекторе, расположенными диаметрально. Хорды окружности с центральным углом 120° равны: АВ = ВС = С А = ADsin(n/3).

У одноякорного преобразователя КПД заметно выше, чем у соответствующего двухъякорного, особенно в режиме работы, когда cos ф = 1, и встречно направленные токи в секциях обмотки с наибольшей полнотой компенсируют друг друга. В этом случае электрические потери в обмотке якоря трехфазного преобразователя (т = 3) составляют 0,56 потерь при работе машины генератором постоянного тока (в шестифазном преобразователе это отношение равно 0,27). Кроме того, в одноякорном преобразователе примерно в 2 раза уменьшены механические и магнитные потери, а также потери на возбуждение.

Одноякорный преобразователь конструктивно представляет собой машину постоянного тока с дополнением в виде контактных колец 1, насаженных на вал якоря 2 со стороны, обратной коллектору 3 ( 39-16). -------Дяя примера на 39-17 приведено условное изображение якорной обмотки двухполюсного трехфазного преобразователя. Так как в данном случае число пар ветвей обмотки якоря в = 1, то имеются три точки а — Ъ — с, сдви-

При вращении якоря в секциях обмотки индуктируются переменные э.д.с.; при суммировании векторов э.д.с. ?с замкнутой обмотки в предположении синусоидального изменения э.д.с. во времени получим замкнутый многоугольник ( 17-22, в). У трехфазного преобразователя замкнутая обмотка якоря включена в треугольник.