Однофазные параллельные и параллельно-последовательные автономные инверторы тока (АИТ) частотой 50, 200, 400 и 1000Гц находят широкое применение в автономных судовых и транспортных объектах. Например, при питании от низковольтных источников постоянного тока напряжением 12, 27 и 48В (в качестве которых в основном используют аккумуляторные батареи). Стабилизация выходного напряжения синусоидального АИТ (обычно 220В) осуществляется тиристорно-реакторными компенсаторами (ТКР) реактивной мощности [1].
Êðàèëèí Â.Ô., Íåñòåðîâ Ñ.À., Ñåðãååâ Â.Â.
Íèæåãîðîäñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Ïðàêòèêà ïîêàçàëà, ÷òî â îäíîôàçíûõ ÀÈÒ ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ìàññîãàáàðèòíûå ïîêàçàòåëè èíâåðòîðà îêàçûâàåò êîìïåíñèðóþùèé ðåàêòîð ÒÐÊ. Ïðè ñòàáèëèçàöèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÀÈÒ ïðîèñõîäèò ðåãóëèðîâàíèå óãëà a ¹ 0 óïðàâëåíèÿ òèðèñòîðàìè ÒÐÊ, è ïî îáìîòêàì êîìïåíñèðóþùåãî ðåàêòîðà ïðîòåêàþò ðàçíîïîëÿðíûå èìïóëüñû òîêà íåñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû, ñîäåðæàùèå íàðÿäó ñ îñíîâíîé âñå íå÷åòíûå ãàðìîíèêè âûñøèõ ïîðÿäêîâ. Àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ 1, 3, 5 è 7-é ãàðìîíèê â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ
(1)
ãäå n - íîìåð ãàðìîíèêè ïðè ðàçëè÷íûõ óãëàõ a, ïðèâåäåíû â [1] è ïîêàçàíû íà ðèñóíêå 1.
Èçâåñòíî, ÷òî âåëè÷èíà óäåëüíûõ ïîòåðü â ñòàëè gñò íà ÷àñòîòå ãàðìîíèê òîêà â ðåàêòîðå è êîëè÷åñòâî ãàðìîíèê, êîòîðûå ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, îêàçûâàþò îïðåäåëÿþùåå âëèÿíèå íà âåëè÷èíó ïîòåðü
(2)
ãäå Bn è fn - âåëè÷èíà è ÷àñòîòà èíäóêöèè [2].
Ðèñ. 1.
Èñõîäÿ èç èçëîæåííîãî, ïðåäëàãàåòñÿ îäíà èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ ìåð äëÿ ñíèæåíèÿ ìîùíîñòè ïîòåðü â ñòàëè êîìïåíñèðóþùèõ ðåàêòîðîâ, çàêëþ÷àþùàÿñÿ â óëó÷øåíèè ãàðìîíè÷åñêîãî ñîñòàâà òîêà ÷åðåç ðåàêòîð, ïðè ñîõðàíåíèè áàëàíñà ìîùíîñòåé â èíâåðòîðå.
Ðàññìîòðèì ñõåìó êîìïåíñàòîðà, êîãäà ÷åðåç ðåàêòîð ïðîòåêàþò íå ðàçíîïîëÿðíûå èìïóëüñû òîêà, êàê â ÒÐÊ, à îäíîïîëÿðíûå ïðåðûâèñòûå. Èõ äëèòåëüíîñòü ðåãóëèðóåòñÿ ôàçîâûì óãëîì óïðàâëåíèÿ a òèðèñòîðîâ êîìïåíñàòîðà, ÷åðåç êîòîðûå îí ïîäêëþ÷åí ê âûõîäó ÀÈÒ. Ñ ó÷åòîì èçâåñòíîãî âûðàæåíèÿ:
(3)
ïðè ðàçëîæåíèè â ðÿä Ôóðüå îäíîïîëÿðíûõ ïðåðûâèñòûõ èìïóëüñîâ òîêà ïîëó÷àåì ñëåäóþùåå âûðàæåíèå äëÿ àìïëèòóä ãàðìîíèê òîêà:
(4)
ãäå n = 2, 4, 6... - íîìåð ãàðìîíèêè òîêà.
Àìïëèòóäà ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé îäíîïîëÿðíûõ ïðåðûâèñòûõ èìïóëüñîâ òîêà:
(5)
Ðèñ. 2.
Íà ðèñóíêå 2 ïðåäñòàâëåíû àìïëèòóäû ãàðìîíèê òîêà ÷åðåç ðåàêòîð â ðàññìàòðèâàåìîì êîìïåíñàòîðå â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ â çàâèñèìîñòè îò èçìåíåíèÿ óãëà a.
Íà ðèñóíêå 1 - àìïëèòóäà äåéñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ ñèíóñîèäàëüíîãî òîêà ïðè a = 0.
Ïîñêîëüêó ðåàêòîðû ñ ìàãíèòîïðîâîäàìè èç ñòàëè âûïîëíÿþòñÿ ñ íåìàãíèòíûì çàçîðîì äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ïîñòîÿíñòâà èíäóêòèâíîñòè ïðè èçìåíåíèè àìïëèòóäû è ÷àñòîòû òîêà ÷åðåç ðåàêòîð, òî ïîÿâëåíèå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé â òîêå ðåàêòîðà ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿåò åãî èíäóêòèâíîñòü.  òî æå âðåìÿ ïîÿâëåíèå ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé â òîêå ðåàêòîðà, ñîèçìåðèìîé ïî âåëè÷èíå ñ àìïëèòóäîé âòîðîé ãàðìîíèêè (ðèñ. 2), ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ñòàëü â ìàãíèòîïðîâîäå ðåàêòîðà íà÷èíàåò ïåðåìàãíè÷èâàòüñÿ ïî ÷àñòíîìó öèêëó, à ïðè ýòîì ñîîòâåòñòâåííî óìåíüøàþòñÿ ïîòåðè â ñòàëè. Äîïîëíèòåëüíûå ïîòåðè â îáìîòêàõ ðåàêòîðà òàêæå óìåíüøàþòñÿ âñëåäñòâèå ïðåîáëàäàþùåãî âëèÿíèÿ âòîðîé (ïî îòíîøåíèþ ê ÷àñòîòå èíâåðòîðà) ãàðìîíèêè òîêà, à íå òðåòüåé, êàê â ñëó÷àå ÒÐÊ.
Ýôôåêòèâíîñòü ðàññìàòðèâàåìîé ñõåìû êîìïåíñàòîðà âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû ÀÈÒ. Ðàññìàòðèâàåìûé êîìïåíñàòîð ðåàêòèâíîé ìîùíîñòè íàøåë ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå äëÿ ñòàáèëèçàöèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îäíîôàçíîãî ÀÈÒ ìîùíîñòüþ 10êÂÀ, ÷àñòîòîé 400Ãö.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
- Ðàñêèí Ë.ß. Ñòàáèëèçèðîâàííûå àâòîíîìíûå èíâåðòîðû òîêà íà òèðèñòîðàõ. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1970. - 96 ñ.
- Ëåéòèñ Ë.Â. Ýëåêòðîìàãíèòíûå ðàñ÷åòû òðàíñôîðìàòîðîâ è ðåàêòîðîâ. Ì.: Ýíåðãèÿ, 1981. - 392 ñ.