Научная работа: Енергозбереження в електроприводах насосних агрегатів (на прикладі ВАТ "Полтававодоканал")

(4.2.5)

де Т – реактивна потужність спотворення, обумовлена взаємодією джерела ЕРС мережі з вищими гармоніками струму.

На жаль, по відомим значеннях Р, І₁ та U₁ визначити окремо складові повної реактивної потужності не вдається. Для перетворювача постійного струму (в тому числі і в схемі перетворення частоти з ланкою постійного струму) можна оцінити кут зсуву першої гармоніки струму відносно напруги:

(4.2.6)

де α – кут регулювання, γ – кут комутації вентилів.

Якщо прийняти напругу синусоїдальною, реактивна потужність зсуву визначається лише першою гармонікою струму. При цьому:

(4.2.7)

Звідси:

(4.2.8)

При необхідності по відомій активній потужності можна визначити активну складову основної гармоніки струму:

, (4.2.9)

а далі ефективне значення основної гармоніки струму:

(4.2.10)

При несиметричному навантаженні фаз виникає додаткова складова реактивної потужності – потужність несиметрії, яку вважаючи перетворювач симетричним, не враховуємо.

Розглянуті складові дозволяють дати визначення відповідних коефіцієнтів, які характеризують якість енергоспоживання. Коефіцієнт потужності:

(4.2.11)

Коефіцієнт зсуву характеризує співвідношення між активною потужністю і реактивною потужністю зсуву:

(4.2.12)

Коефіцієнт спотворень:

(4.2.13)

Для розглядаємих симетричних перетворювачів його можна визначити відношенням основної гармоніки струму мережі до його діючого значення:

К_с =І₁₍₁₎ /І₁ (4.2.14)

Коефіцієнт потужності характеризує ефективність енергоспоживання електропривода – ступінь використання повної потужності, яка завантажує мережу, і може бути виражений через складові енергетичні коефіцієнти:

К_м =К_з ·К_с (4.2.15)

а при наявності несиметрії енергоспоживання по фазах:

К_м = К_з ·К_с ·К_н (4.2.16)

де К_н = - коефіцієнт несиметрії.

Таким чином, вентильні перетворювачі негативно впливають на роботу живильної мережі. При низьких значеннях коефіцієнта потужності електропривод завантажує мережу реактивним струмом основної гармоніки, яка несе активну потужність електроприводу і наповнює мережу циркуляцією струмів вищих гармонік. Ці реактивні струми, протікаючи по опорах живильної мережі викликають додаткові втрати активної потужності, а вищі гармоніки струму при збільшенні числа і потужності вентильних електроприводів здатні викликати недопустимі спотворення напруги мережі, які порушують нормальну роботу інших споживачів. При переході до масового використання в промисловості вентильних електроприводів в сфері електропостачання виникли і інші проблеми, обумовлені вищими гармоніками струму резонансні явища в батареях конденсаторів, які раніше успішно використовувались для компенсації реактивної потужності. В результаті резонанса збільшується вихід із ладу конденсаторів. Це вимагало переходу до використання фільтро – компенсуючи пристроїв, кожний ланцюг яких містить послідовно з'єднані батареї конденсаторів і індуктивності з на лаштуванням даного ланцюга фільтра на певну найбільш суттєву вищу гармоніку струму.