LUCRAREA 15

LUCRAREA 15

REGIMUL DEFORMANT DETERMINAT DE FUNCIONAREA INSTALAIILOR CU SEMICONDUCTOARE COMANDATE I INFLUENA ASUPRA REELEI ELECTRICE DE ALIMENTARE

1. Scopul lucrrii

n cadrul lucrrii sunt analizate aspecte legate de regimul deformant determinat de funcionarea variatoarelor de tensiune alimentate din reeaua electric. Sunt analizate mijloacele de limitare a influenei curenilor armonici asupra reelei electrice de alimentare.

2. Aspecte teoretice

Funcionarea variatoarelor de tensiune continu sau alternativ conduce la apariia, n reeaua electric de alimentare, a unor solicitri n general mai complexe dect cele date de receptoarele uzuale.

Datorit caracterului neliniar al variatorului, n reeaua electric de alimentare se propag cureni electrici deformai, cu un spectru larg de armonici superioare.

Forma curbei curentului electric care se propag n reeaua de alimentare depinde de tipul variatorului (monoalternan, bialternan), de numrul de pulsuri ca i de caracterul sarcinii (rezistiv, inductiv). Astfel, n figura 15.1 este indicat forma curentului electric i absorbit din reeaua de alimentare pentru cazul unui redresor comandat bialternan (a), monoalternan (b) ca i a unui variator de tensiune alternativ (c). n figura 15.1 sunt prezentate i formele specifice ale curentului electric is prin sarcin, a tensiunii de alimentare u ca i a tensiunii us la ieirea variatorului, pentru un unghi =90 de intrare n conducie a tiristoarelor din schema variatorului.Reglarea unghiului ncepnd de la unghiul =180 i pn la =0 conduce la variaia intensitii curentului electric is de la valoarea zero pn la valoarea sa maxim.

Propagarea armonicelor superioare n reeaua electric de alimentare conduce n principal la creterea pierderilor active n reeaua electric, la suprancrcarea bateriilor de condensatoare utilizate pentru compensarea factorului de putere ca i la apariia de perturbaii n reelele telefonice paralele cu liniile electrice aeriene.Pentru reducerea influenei curenilor armonici produi de un consumator deformant asupra reelei electrice de alimentare, pot fi adoptate urmtoarele msuri:

a) utilizarea de scheme i regimuri adecvate de funcionare ale echipamentelor coninnd variatoare de tensiune,

b) utilizarea unor scheme adecvate de alimentare cu energie electric a consumatorilor deformani,

c) utilizarea de echipamente specializate pentru limitarea coninutului de armonice n spectrul curentului absorbit din reeaua electric.

n prima categorie de msuri intr, de exemplu, utilizarea de redresoare cu coninut redus de armonice (cu multe pulsuri). Alegerea unui redresor cu multe pulsuri permite eliminarea armonicelor de rang inferior care sunt i cele mai mari ca amplitudine. Rangul n al armonicelor caracteristice ale unui redresor rezult din relaia cunoscut

k = 1, 2, 3, (15.1)unde p este numrul de pulsuri ale variatorului. Se observ, de exemplu, c pentru o redresare trifazat bialternan apar numai armonice cu rang n5. Creterea numrului de pulsuri peste p=12, n general nu este eficient din punctual de vedere al coninutului de armonice, avnd n vedere fenomenele de comutaie ale tiristoarelor din schem, imprecizia unghiului de comand la tiristoare, abaterile de la simetria perfect a schemei de redresare. n acest fel, pentru p>12 apar armonice necaracteristice care nu pot fi eliminate prin creterea numrului de pulsuri.

n a doua categorie de msuri intr, de exemplu, adoptarea n schema de alimentare a unui transformator cu conexiunea Yd care permite nchiderea armonicelor cu rang multiplu de trei. De asemenea, pot fi adoptate msuri pentru creterea puterii de scurtcircuit n punctul de record al consumatorului. n acest fel tensunea la barele de alimentare a consumatorului ne linear, unde sunt recordate i alte receptoare, este mai puin deformant (coefficient de distorsiune mai redus).

n cea de a treia categorie de msuri i care se adopt numai dup epuizarea posibilitilor oferite de primele dou tipuri de msuri, intr montarea filtrelor armonice n punctual de racord al consumatorului nelinear.

n mod usual, pe barele consumatorului deformant sunt montate filter absorbante realizate sub forma unor scheme serie LC rezonante pe armonicile ce urmeaz a fi eliminate (fig. 15.2).

Circuitul rezonant al filtrului prezint un caracter capacitiv pentru frecvene inferioare frecvenei sale de rezonan i caracter inductiv pentru frecvene superioare frecvenei de rezonan (fn=nf1, unde f1 este frecvena armonicei fundamentale).

Analiza curbei din figura 15.2 pune n eviden faptul c filtrul absorbant, prezint pentru armonica fundamental, o reactan capacitiv X1 care trebiue luat n calcul n analiza problemelor de compensare a factorului de putere.

Schema electric de principiu a unui consummator neliniar prevzut cu filtru de armonice este indicat n figura 15.3. Pe barele de alimentare B din sistemul energetic S prin intermediul transformatorului T, sunt conectate receptoarele liniare RL, receptorul deformant RD, filtrul de armonice cu circuitele rezonante LnCn ca i bateria de condensatoare C pentru compensarea factorului de putere (se are n vedere i aportul filtrelor la producerea energiei reactive). Fiecare dintre circuitele rezonante prezint o impedan practic nul pentru armonica fn pentru care este dimensionat. Astfel, fiecare dintre circuitele rezonante este partcurs de curentul In de armonica pentru care este dimensionat i de curentul I1n determinat de tensiunea de frecven fundamental de pe bare:

(15.2)

unde Z1n este impedana filtrului pentru armonica fundamental.

Pentru un receptor cuprinznd semiconductoare ideale, n cazul schemelor din figura 15.1, coninutul de armonice al curentului electric poate fi determinat teoretic plecnd de la forma specific a tensiunii us aplicat unui circuit cuprinznd inductivitate i rezisten electric.

3. Schema utilizatn cadrul lucrrii va fi utilizat schema indicat n fig. 15.4.

a1 este ntreruptor bipolar manual,

T transformator de izolare,

TC transformator de msurare de curent electric,

SAD sistem de achiziie de date,

PC calculator numeric,

b3, b5, b7, bL ntreruptoare monopolare,

L3C3, L5C5, L7C7, - circuite rezonante pentru armonicile 3, 5 i respectiv 7,

FA filtru pentru armonicile 3, 5 i 7,

VTC variator de tensiune continu,

T1, T2, T3, T4 tiristoarele din schema variatorului de tensiune,

S sarcina variatorului de tensiune,

L, R bobin i rezistor n schema sarcinii variatorului de tensiune.

Schema dorit a variatorului se realizeaz utiliznd conectoare pentru introducerea n circuitul a tiristoarelor necesare.

4. Modul de lucru4.1. Utiliznd conectoarele corespunztoare, se realizeaz schema dorit a variatorului.

4.2. Se vor trasa curbele pentru cazul sarcinii rezistive i inductive.

4.3. Se conecteaz succesiv circuitele rezonante ale filtrului, pentru o anumit valoare a unghiului ( de intrare n conducie i se analizeaz forma specific a curentului electric absorbit din reeaua electric de alimentare.

Tabelul 15.1

Analiza coninutului de armonice n schema variatorului de tensiune

Nr.

crt.(Tipul

sarciniiFiltre

introduseIefI1/I10I3/I10I5/I10I7/I10

gradeA

012345678

n care I10 este valoarea msurat a curentului electric pentru ( = 0.

5. Chestiuni de studiat5.1. Se traseaz curbele teoretice i experimentale pentru armonicele de rang 3, 5 i 7.

5.2. Se analizeaz influena filtrului de armonici asupra formei curentului electric absorbit din reeaua electric de alimentare.

5.3. Se urmrete influena bobinei de filtrare L asupra coninutului de armonice (prin deschiderea ntreruptorului b1).

_1088585488.unknown

_1088588051.unknown

_1088588820.doc

a1

T

U

I

SAD

PC

I

A

b3

b5

b7

L3

L5

L7

C3

C5

C7

FA

VTC

T1

T2

T3

T4

S

L

bL

R

TC

Fig. 15.4 Schema de principiu a instalaiei utilizate

_1032340726.unknown

_1088585454.unknown

_1029749652.unknown