Физический смысл мощности несимметрии в силовых преобразователях.

Существование мощности не симметрии в трех фазных сетях объясняется неравным распределением однофазных нагрузок в данной сети. Вследствии неравномерной загрузки фаз образуются уравнительные токи: 1)токи обратной последовательности, 2)токи нулевой последовательности (для четырех проводных сетей).

Согласно установленным нормам для четырехпроводных сетей напряжением 0,38 В, номинальная не симметрия должна не превышать следующих значений:

1) Для обратной последовательности – 2%;

2) Для нулевой последовательности – 4%.

Как было выяснено данная проблема не имеет универсального и единственного решения. Есть множество, способов устранения не симметрии но для применения любого из них необходимо корректировать параметры СУ. Но несмотря на это применение и дальнейшее развитие СУ очень важно для борьбы с таким вредным явлением, как мощность не симметрии. Это объясняется тем, что мощность не симметрии наносит ощутимое негативное воздействие на электрическую сеть и опасна для электрического оборудования, подключенного к этой сети.

Известно большое количество методов симметрирования трехфазных систем. Их подразделяют на методы внутреннего и внешнего симметрирования.

Внутренним симметрированием называют равномерное распределение однофазных приемников электроэнергии по фазам, осуществляемое без дополнительных по отношению к сети устройств. Для получения наиболее равномерно нагруженной и симметричной сети необходимо правильно распределять однофазные нагрузки по фазам, учитывая при этом мощность этих нагрузок и продолжительность включения (ПВ), ещё на стадии проектирования системы электроснабжения объекта.

Внешним симметрированием называют искусственное симметрирование с применением различных дополнительных устройств, подключаемых к трехфазной системе таким образом, чтобы обеспечить в системе только токи прямой последовательности, т. е. компенсировать токи обратной и /или нулевой последовательностей. Внешнее симметрирование является наиболее универсальным способом решения проблемы не симметричного подключения однофазной нагрузки к трех фазной сети. Ниже будут рассмотрены основные способы внешнего симметрирования.

1.1 Способы симметрирования трехфазной сети при несимметричной нагрузке.

Режим трехфазной системы будет симметричен и уравновешен, как было уже сказано раньше, только при наличии в ней системы токов и напряжений прямой последовательности. В этом случае пульсирующая мощность будет равна нулю. Компенсация токов обратной последовательности достигается следующими способами:

· Подключение к недогруженным фазам дополнительных сопротивлений.

Этот способ является самым простым из всех, но он не экономичен в результате значительных потерь мощности на дополнительных сопротивлениях.

· Двукратное преобразование преобразование энергии по схеме: трехфазный выпрямитель – однофазный инвертор.

Этот способ является сложным в реализации, экономичнее предшествующего, но все же не очень экономичен. Еще один недостаток данного способа – это возникающие при работе высшие гармоники, которые проникают в питающую сеть и искажают форму питающего напряжения.

· Применение преобразовательной электромеханической системы: трехфазный двигатель – однофазный генератор.

Этот способ обладает следующими недостатками: наличие вращающихся частей электрических машин, неэкономичность из-за потерь мощности в электрических машинах и большая установленная мощность оборудования.

· Симметрирование с помощью фазовых уравнителей.

В качестве фазовых уравнителей используются синхронные машины, создающие необходимую для компенсации пульсирующей мощности э.д.с. обратной последовательности. К недостаткам этого способа относятся: невысокие, т.е. плохие массогабаритные показатели, наличие вращающихся частей электрических машин, а также сложность конструкции.

· Симметрирование при помощи фазопреобразователей с вращающимся магнитным полем.

Способ заключается в том, что ко вторичным (роторным) обмоткам поворотным трансформаторов подключаются симметрирующие элементы. Величина и фаза компенсирующего тока обратной последовательности могут регулироваться как с помощью поворота ротора, так и с помощью изменения параметров симметрирующих элементов. Этому способу присущи практически те же недостатки как и предыдещему.

· Использование симметрирующего эффекта трехфазных асинхронных двигателей.

Трехфазный асинхронный двигатель, подключенный к сети с несимметричной нагрузкой, стремиться создать восстановить симметрию системы за счет создания компенсирующей системы токов обратной последовательности. К недостаткам можно отнести наличие вращающихся частей двигателя и потери мощности в нем.

· Способ симметрирования с помощью введения системы добавочных э.д.с.

Система добавочных э.д.с. может быть получена либо за счет пофазного различия в коэффициентах трансформации, либо за счет падения напряжения от токов нагрузки в пофазно различных добавочных сопротивлениях. Недостаток данного способа – необходимо иметь трансформатор с возможностью регулирования коэффициента трансформации в каждой фазе отдельно, при использовании добавочных сопротивлений происходит потеря мощности.

· Симметрирование при работе трансформаторов двумя фазами.

Способ заключается в том, что на стороне треугольника трансформатора Д/У₀, работающего со стороны звезды двумя фазами, включают дополнительное сопротивление в тот из линейных проводов, к которому подключены обмотки обтекаемых токами фаз трансформатора. Симметрирование по данному способу не является полным.

· Компенсация статической мощности с помощью симметрирующих устройств (СУ).

В этом случае специальные СУ, подключаемые к трехфазной системе, создают в ней пульсирующую мощность, равную по величине и противоположную по фазе существующей, в следствии не симметрии, пульсирующей мощности. Эти СУ весьма разнообразны и выполняются как с электрическими так и с электромагнитными связями. В зависимости от технической возможности и экономической нецелесообразности эти схемы могут быть как регулируемыми так и нерегулируемыми. Этот способ симметрирования получил наибольшее распространение в настоящее время.