Файл: Electron_SE.pdf

361

11. ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀËÜͲ ÏÐÈÑÒÐί. ²ÍÂÅÐÒÎÐÈ, ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ×ÀÑÒÎÒÈ

âèìêíóòèé. Ïåðåâàãè öüîãî ïåðåòâîðþâà÷ࠖ ïðèðîäíà êîìóòàö³ÿ òè-

ðèñòîð³â (òîáòî íåïîòð³áí³ ïîâí³ñòþ êåðîâàí³ ÑÍÏ) ³ á³ëüø âèñîêèé

ÊÊÄ, òîìó ùî ìຠì³ñöå îäíîðàçîâå ïåðåòâîðåííÿ åíåð㳿 (ç³ çì³ííîãî

ñòðóìó îäðàçó â çì³ííèé, íà â³äì³íó â³ä ïåðåòâîðþâà÷à íà ðèñ. 11.16,

äå ìຠì³ñöå äâîðàçîâå ïåðåòâîðåííÿ: ñïî÷àòêó â ïîñò³éíèé, à ïîò³ì

çíîâó â çì³ííèé).

Ðèñ. 11.17 – Òèðèñòîðíèé ïåðåòâîðþâà÷ ÷àñòîòè ç áåçïîñåðåäí³ì çâ’ÿçêîì:

à) ä³àãðàìè âèõ³äíî¿ íàïðóãè; á) ñõåìà åëåêòðè÷íà ïðèíöèïîâà

362

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

×àñòîòà â òàêîìó ïåðåòâîðþâà÷³ ðåãóëþºòüñÿ ÷àñîì ðîáîòè êîæíî¿

ãðóïè (ñòàíîâèòü ï³âïåð³îä âèõ³äíî¿ íàïðóãè). Çíà÷åííÿ âèõ³äíî¿ íàïðó-

ãè ðåãóëþºòüñÿ çì³íîþ êóò³â â³äêðèâàííÿ òèðèñòîð³â 

a

 ó êîæí³é ãðóï³

(äèâ. ðèñ. 11.17,á). Äîö³ëüíèé ä³àïàçîí çì³íþâàííÿ ÷àñòîò â³ä 0 äî 30 Ãö

(ìåíøèé, í³æ ó ïåðåòâîðþâà÷³â ç ëàíêîþ ïîñò³éíîãî ñòðóìó). Îêð³ì

òîãî, ç³ çíèæåííÿì íàïðóãè íà âèõîä³ öèõ ïåðåòâîðþâà÷³â ÷åðåç ñóòòº-

âå âèêðèâëåííÿ ôîðìè âèõ³äíî¿ íàïðóãè çìåíøóºòüñÿ êîåô³ö³ºíò ïîòóæ-

íîñò³. Ñôåðà çàñòîñóâàííÿ – ÷àñòîòíèé åëåêòðîïðèâîä ïîòóæíèõ òèõî-

õ³äíèõ àñèíõðîííèõ ³ ñèíõðîííèõ åëåêòðîäâèãóí³â.

 Êîíòðîëüí³  çàïèòàííÿ

1. Ïîÿñí³òü,  ùî  òàêå  àâòîíîìíèé  ³íâåðòîð.  Êîëè  çàñòîñîâóþòü

àâòîíîìí³  ³íâåðòîðè?

2. ßêà ð³çíèöÿ ì³æ ³íâåðòîðàìè ñòðóìó òà ³íâåðòîðàìè íàïðóãè?

3. Íàâåä³òü  ñõåìó  òðàíñôîðìàòîðíîãî  ³íâåðòîðà  ñòðóìó  ³  ïî-

ÿñí³òü ¿¿ ðîáîòó. ßê ó íüîìó  çàáåçïå÷óºòüñÿ âèìèêàííÿ òèðèñ-

òîð³â,  ùî  ïðàöþþòü  íà  ïîñò³éíîìó  ñòðóì³?

4. Íàâåä³òü  ñõåìó  ï³âìîñòîâîãî  ³íâåðòîðà  íàïðóãè  ³  ïîÿñí³òü  ¿¿

ðîáîòó.  ßê  â  íüîìó  çàáåçïå÷óºòüñÿ  âèìèêàííÿ  òèðèñòîð³â,  ùî

ïðàöþþòü  íà  ïîñò³éíîìó  ñòðóì³?

5. Âêàæ³òü  ïåðåâàãè  çàñòîñóâàííÿ  ó  ïåðåòâîðþâà÷àõ  íîâ³òí³õ

âåíòèëüíèõ  íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ  ïðèëàä³â  ó  ïîð³âíÿíí³  ç  îäíî-

îïåðàö³éíèìè  òèðèñòîðàìè.

6. Íàâåä³òü ñõåìó îäíîôàçíîãî ³íâåðòîðà íàïðóãè íà IGBT-òðàí-

çèñòîðàõ  ³  ïîÿñí³òü  ñïåöèô³êó  ¿¿  ðîáîòè  ïðè  àêòèâíî-³íäóê-

òèâíîìó  íàâàíòàæåíí³.

7. Íàâåä³òü ñõåìó òðèôàçíîãî ³íâåðòîðà íàïðóãè ³ ïîÿñí³òü ïðèí-

öèï  éîãî  ðîáîòè.

8. Ïîÿñí³òü  áóäîâó  ³  ïåðåâàãè  âèïðÿìëÿ÷³â  ³ç  áàãàòîêðàòíèì  ïå-

ðåòâîðåííÿì.

9. Ùî  òàêå  ³íâåðòîð,  âåäåíèé  ìåðåæåþ?  Êîëè  âèêîðèñòîâóþòü

òàê³  ³íâåðòîðè?

10. Ïîÿñí³òü  ïðèçíà÷åííÿ  ³  ðîáîòó  ðåâåðñèâíîãî  ïåðåòâîðþâà÷à

íàïðóãè.

363

ÐÎÇIJˠ12

ÂÏËÈÂ ÂÅÍÒÈËÜÍÈÕ

ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ÍÀ ÌÅÐÅÆÓ.

ÅËÅÊÒÐÎÌÀÃͲÒÍÀ ÑÓ̲ÑͲÑÒÜ

12.1. Çàãàëüí³ â³äîìîñò³ ïðî

åëåêòðîìàãí³òíó ñóì³ñí³ñòü

Õàðàêòåðíîþ ðèñîþ ñó÷àñíèõ ñèñòåì åëåêòðîïîñòà÷àííÿ º ¿õíÿ íà-

ñè÷åí³ñòü ñïîæèâà÷àìè ç ³ñòîòíî íåë³í³éíèìè ÂÀÕ. Ñòîñîâíî ìåðåæ³

æèâëåííÿ ö³ ñïîæèâà÷³ º äæåðåëàìè âèùèõ ãàðìîí³ê. Ïðè÷îìó, ê³ëüê³ñíèé

³ ÿê³ñíèé ¿õí³é ñêëàä ç ÷àñîì ³ñòîòíî çì³íþâàâñÿ. ßêùî íà ïåðøèõ åòà-

ïàõ ðîçâèòêó ïðîìèñëîâî¿ åëåêòðîòåõí³êè ïîÿâà âèùèõ ãàðìîí³ê áóëà

çóìîâëåíà ïðîöåñàìè ó ôåðîìàãí³òíèõ ïðèñòðîÿõ, òî ó îñòàíí³ äåñÿòè-

ë³òòÿ îñíîâíèì äæåðåëîì âèùèõ ãàðìîí³ê º âåíòèëüí³ ïåðåòâîðþâà÷³

âèêîíàí³ íà ñèëîâèõ òðàíçèñòîðàõ ³ òèðèñòîðàõ. ¯õíº âèêîðèñòàííÿ ÿê ó

âèñîêîâîëüòíèõ, òàê ³ â íèçüêîâîëüòíèõ ìåðåæàõ áåçóïèííî çðîñòàº.

Íàïðèêëàä, ïîòóæí³ñòü íåë³í³éíèõ íàâàíòàæåíü, ùî ñêëàäàþòüñÿ, â

îñíîâíîìó, ³ç ïåðåòâîðþâàëüíèõ ïðèñòðî¿â, ó öåõîâ³é ìåðåæ³ ñó÷àñíîãî

ìåòàëóðã³éíîãî çàâîäó Óêðà¿íè âæå ñüîãîäí³ ñòàíîâèòü áëèçüêî 80%

ïîòóæíîñò³ êîìïëåêñíî¿ òðàíñôîðìàòîðíî¿ ï³äñòàíö³¿. Ïðè öüîìó êî-

åô³ö³ºíò íåë³í³éíèõ ñïîòâîðåíü êðèâî¿ íàïðóãè â ìåðåæàõ 0,38 ê öèõ

öåõ³â ìîæå äîñÿãàòè 10-15%.

Âåëèêà ïèòîìà âàãà íåë³í³éíèõ íàâàíòàæåíü ó çàãàëüíîìó ñêëàä³

ñïîæèâà÷³â åëåêòðîåíåð㳿, òåíäåíö³ÿ äî ³ñòîòíîãî çðîñòàííÿ ¿õíüî¿

ê³ëüêîñò³ ³ ïðè öüîìó øèðîêå âïðîâàäæåííÿ óñòàòêóâàííÿ, ÷óòëèâîãî

äî ñïîòâîðåíü ôîðìè êðèâèõ ñòðóìó ³ íàïðóãè ìåðåæ³ æèâëåííÿ, âèç-

íà÷èëè çðîñòàþ÷ó óâàãó ÿê ðîçðîáíèê³â åëåêòðîóñòàòêóâàííÿ, òàê ³ éîãî

åêñïëóàòàö³éíèê³â äî ïðîáëåìè âèùèõ ãàðìîí³ê.

Ñïîòâîðåííÿ ôîðìè êðèâèõ ñòðóì³â ³ íàïðóã, ÿê ïðàâèëî, ïîâ’ÿçàíå ç

ïîñèëåííÿì âçàºìíîãî âïëèâó ñïîæèâà÷³â ð³çíîãî âèäó, çóìîâëåíîãî

íåë³í³éíèìè íàâàíòàæåííÿìè. Äëÿ õàðàêòåðèñòèêè öüîãî âïëèâó âèêî-

ðèñòîâóþòü ïîíÿòòÿ «åëåêòðîìàãí³òíà ñóì³ñí³ñòü», ùî âèçíà÷ຠñòóï³íü

âçàºìíîãî âïëèâó åëåêòðîïðèéìà÷³â, çà ÿêîãî â³äñóòí³ ïîðóøåííÿ ¿õíüî¿

364

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

íîðìàëüíî¿ ðîáîòè ³ íå â³äáóâàºòüñÿ çíèæåííÿ åôåêòèâíîñò³ ðîáîòè

íèæ÷å äåÿêî¿ åêîíîì³÷íî îá´ðóíòîâàíî¿ ìåæ³.

Åëåêòðîìàãí³òíà ñóì³ñí³ñòü çàëåæèòü òàêîæ ³ â³ä îñîáëèâîñòåé ìå-

ðåæ³ æèâëåííÿ. Òàê ñóì³ñí³ñòü ïåðåòâîðþâà÷³â ç ìåðåæåþ âèçíà÷àºòüñÿ

íå ò³ëüêè ïàðàìåòðàìè ïåðåòâîðþâà÷à, àëå ³ ñõåìîþ ìåðåæ³, ïîòóæ-

í³ñòþ êîðîòêîãî çàìèêàííÿ íà øèíàõ, ùî æèâëÿòü öå íàâàíòàæåííÿ.

Ïðè öüîìó, ÷èì áëèæ÷å çíà÷åííÿ ïîòóæíîñò³ ìåðåæ³ æèâëåííÿ äî ïî-

òóæíîñò³ ïåðåòâîðþâà÷à, òèì ñêëàäí³øå çàáåçïå÷èòè ¿õíþ åëåêòðî-

ìàãí³òíó ñóì³ñí³ñòü.

Òàêèì ÷èíîì, åëåêòðîìàãí³òíà ñóì³ñí³ñòü – öå çäàòí³ñòü åëåêòðî-

ïðèéìà÷à íîðìàëüíî ôóíêö³îíóâàòè â ìåðåæ³ åëåêòðîïîñòà÷àííÿ, äî

ÿêî¿ â³í ï³äêëþ÷åíèé, ³ íå âíîñèòè â öþ ìåðåæó çàâàä, íåïðèïóñòèìèõ

äëÿ ðîáîòè ³íøèõ åëåêòðîïðèéìà÷³â.

Äîñÿãíåííÿ åëåêòðîìàãí³òíî¿ ñóì³ñíîñò³ çàáåçïå÷óºòüñÿ îáìåæåí-

íÿì äåÿêîþ ïðèïóñòèìîþ âåëè÷èíîþ ñïîòâîðåíü ôîðìè êðèâî¿ íàïðó-

ãè, âèêëèêàíèõ íåë³í³éíèì íàâàíòàæåííÿì. ßê³ñí³ ³ ê³ëüê³ñí³ êðèòåð³¿

ïðèïóñòèìîãî ñïîòâîðåííÿ ôîðìè êðèâî¿ íàïðóãè ìåðåæ³ ùå íå ïîãîä-

æåíî íà ì³æíàðîäíîìó ð³âí³. Òîìó íîðìè é ðåêîìåíäàö³¿, ðîçðîáëåí³

ôàõ³âöÿìè ð³çíèõ êðà¿í, ³ñòîòíî ð³çíÿòüñÿ. Íàïðèêëàä, îñòàíí³é ñòàíäàðò

êîëèøíüîãî ÑÐÑÐ, ùî ðåãëàìåíòóâàâ ïîêàçíèêè ÿêîñò³ åëåêòðîåíåð㳿

ó åëåêòðè÷íèõ ìåðåæàõ çàãàëüíîãî ïðèçíà÷åííÿ (ÃÎÑÒ 13109-87), íîð-

ìóâàâ ïðèïóñòèì³ ð³âí³ îêðåìèõ ãàðìîí³ê, ùî äèôåðåíö³þâàëèñÿ ó çà-

ëåæíîñò³ â³ä ð³âíÿ íàïðóãè â ìåðåæ³, à òàêîæ êîåô³ö³ºíòà íåë³í³éíèõ

ñïîòâîðåíü K

í

. Çîêðåìà, äëÿ íèçüêîâîëüòíèõ ìåðåæ (íàïðóãîþ äî 1 êÂ)

îñòàíí³é áóâ îáìåæåíèé çíà÷åííÿìè: K

í

 < 3% – äîâãîñòðîêîâî òà K

í

 < 5%

– êîðîòêî÷àñíî. Öåé êîåô³ö³ºíò, ùî éîãî ùå íàçèâàþòü êîåô³ö³ºíòîì

ãàðìîí³ê, ðîçðàõîâóþòü çà ôîðìóëîþ (ïîð³âíÿéòå ç (3.40)):

,

...

1

2

2

3

2

2

U

U

U

U

K

n

í

+

+

+

=

(12.1)

äå U

1

, U

2

, U

3

, … , U

n

 – ä³þ÷³ çíà÷åííÿ íàïðóã ãàðìîí³éíèõ ñêëàäîâèõ

íàïðóãè æèâëåííÿ.

Ó ïðîìèñëîâî ðîçâèíåíèõ êðà¿íàõ ââåäåíî á³ëüø æîðñòê³ îáìåæåí-

íÿ íà âåëè÷èíó ãàðìîí³ê ñòðóìó, ùî ãåíåðóþòüñÿ îêðåìèì íåë³í³éíèì

íàâàíòàæåííÿì. Òàêå îáìåæåííÿ çîáîâ’ÿçóº çàñòîñîâóâàòè ñïåö³àëüí³

ñïîñîáè é çàñîáè äëÿ îáìåæåííÿ âèùèõ ãàðìîí³ê ó âóçëàõ ìåðåæ, äî

365

12. ÂÏËÈ ÂÅÍÒÈËÜÍÈÕ ÏÅÐÅÒÂÎÐÞÂÀײ ÍÀ ÌÅÐÅÆÓ. ÅËÅÊÒÐÎÌÀÃͲÒÍÀ ÑÓ̲ÑͲÑÒÜ

ÿêèõ ï³äêëþ÷åí³ íåë³í³éí³ íàâàíòàæåííÿ. Öå äîçâîëÿº óíèêíóòè ïðîíèê-

íåííÿ ãàðìîí³ê ñòðóìó ç ìåðåæ ñïîæèâà÷³â ó ìåðåæ³ åíåðãîñèñòåì.

Òàê îñòàííÿ ðåäàêö³ÿ ñòàíäàðòó ÌÅÊ 555-2 (ââåäåíà â ä³þ ç 1992 ð.),

ùî íîðìóº ð³âí³ âèùèõ ãàðìîí³ê ñòðóì³â ð³çíèõ ïîðÿäê³â, ÿê³ ãåíåðóþòü-

ñÿ ïîáóòîâèì ðàä³îåëåêòðîííèì ³ åëåêòðîòåõí³÷íèì óñòàòêóâàííÿì,

ïðèïèñóº íåîáõ³äí³ñòü çàáåçïå÷åííÿ êîåô³ö³ºíòà ïîòóæíîñò³ íà âõîä³,

ïðàêòè÷íî ð³âíîãî îäèíèö³ äëÿ óñ³õ ñïîæèâà÷³â ïîòóæí³ñòþ á³ëüøîþ çà

700 Âò (ÑØÀ) ³ 300 Âò (êðà¿íè ªâðîïåéñüêîãî Ñîþçó). Òîáòî ñòðóìè,

ñïîæèâàí³ çàçíà÷åíèì óñòàòêóâàííÿì ó öèõ êðà¿íàõ, ïîâèíí³ áóòè ïðàê-

òè÷íî ñèíóñî¿äíèìè.

Óêðà¿íà, ó â³äïîâ³äíîñò³ äî ñâ çîâí³øíüîïîë³òè÷íî¿ äîêòðèíè, äî-

ñèòü ö³ëåñïðÿìîâàíî ïðàãíå óâ³éòè äî ñêëàäó ªâðîïåéñüêîãî Ñîþçó, à,

îòæå, ñòàòè ïîâíîö³ííèì ó÷àñíèêîì ºâðîïåéñüêîãî ðèíêó. Òîìó ó íàé-

áëèæ÷îìó ìàéáóòíüîìó íåîáõ³äíî áóäå çàáåçïå÷óâàòè âèêîíàííÿ çà-

çíà÷åíèõ âèùå íîðì ñòàíäàðòó ÌÅÊ 555-2 çã³äíî äî âèìîã â³äïîâ³äíîãî

íàö³îíàëüíîãî ñòàíäàðòó.

Âèõîäÿ÷è ç íàâåäåíîãî, âèâ÷åííÿ âïëèâó íà ìåðåæó âåíòèëüíèõ ïå-

ðåòâîðþâà÷³â, ùî ñòàíîâëÿòü íà ñüîãîäí³ îñíîâíèé êëàñ íåë³í³éíèõ íà-

âàíòàæåíü, à òàêîæ ðîçãëÿä îñíîâíèõ ñïîñîá³â ³ çàñîá³â, ùî çàáåçïå÷ó-

þòü çíèæåííÿ öüîãî âïëèâó, º íåîáõ³äíèì ïðè ï³äãîòîâö³ ôàõ³âö³â åëåê-

òðîòåõí³÷íîãî ïðîô³ëþ.

12.2. Êîåô³ö³ºíò ïîòóæíîñò³ âåíòèëüíèõ

ïåðåòâîðþâà÷³â òà îñíîâí³ øëÿõè éîãî çíèæåííÿ

Óæå çàçíà÷àëîñÿ, ùî âåíòèëüí³ ïåðåòâîðþâà÷³, ÿê äæåðåëà âèùèõ

ãàðìîí³ê ñòðóìó, âïëèâàþòü íà ôîðìó íàïðóãè æèâëåííÿ. Öåé âïëèâ

òèì ñèëüí³øèé, ÷èì áëèæ÷³ çíà÷åííÿ ïîòóæíîñò³ ïåðåòâîðþâà÷à ³ ïî-

òóæíîñò³ ìåðåæ³ æèâëåííÿ. Öå ³ëþñòðóº ðèñ. 12.1.

Äæåðåëî çì³ííî¿ íàïðóãè u òóò ïðåäñòàâëåíå ó âèãëÿä³ äæåðåëà å.ð.ñ.

å ç âëàñíèìè ³íäóêòèâí³ñòþ L

äæ

 é îïîðîì R

äæ

. Ôîðìà ñòðóìó ³, ñïîæè-

âàíîãî ïåðåòâîðþâà÷åì, º õàðàêòåðíîþ äëÿ âèïðÿìëÿ÷³â, ùî ïðàöþ-

þòü íà ºìí³ñíèé çãëàäæóþ÷èé ô³ëüòð Ñ

ô

 (íàâàíòàæåííÿ VDCR-òèïó) ³

º íàéá³ëüø ðîçïîâñþäæåíèìè òèïîïðåäñòàâíèêàìè âåíòèëüíèõ ïåðå-

òâîðþâà÷³â. Ñïîòâîðåííÿ ôîðìè êðèâî¿ íàïðóãè u ïðèçâîäèòü äî çðîñ-

òó âòðàò, çíèæåííÿ ìîìåíòó äâèãóí³â ³ ê.ê.ä. íàâàíòàæåííÿ, à òàêîæ