Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі
Номер патенту: 59219
Опубліковано: 15.08.2003
Автори: Музиченко Юрій Олександрович, Музиченко Олександр Дмитрович
Формула / Реферат
1. Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі, який містить затискачі трьох лінійних та нульової вхідних фаз трифазної мережі і 9 затискачів вихідних лінійних фаз та 3 затискачі вихідних нульових фаз, причому затискачі вихідних фаз об'єднані у групи, кожна з яких складається із чотирьох затискачів, до трьох з яких приєднані вихідні лінійні фази, а до одного приєднана вихідна нульова фаза, причому кожна група затискачів приєднана до одного вихідного фідера, а також тристрижневий магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщено по чотири обмотки, одна з яких далі іменується першою, а інші - другою, третьою та четвертою, перші обмотки між собою мають однакові кількості витків, другі обмотки між собою мають однакові кількості витків, треті обмотки між собою мають однакові кількості витків, четверті обмотки між собою мають однакові кількості витків, причому кожна друга обмотка має середній вивід, який ділить її на рівні по кількості витків частини, перші обмотки між собою з'єднані у трикутник, причому кожен початковий вивід першої обмотки з'єднаний із затискачем лінійної фази вхідної трифазної мережі, причому затискачі двох вхідних лінійних фаз приєднані до виводів першої обмотки, а затискач третьої вхідної лінійної фази приєднаний до середнього виводу другої обмотки, причому вказані тут перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні магнітопроводу, затискач вхідної нульової фази з'єднаний із затискачами вихідних нульових фаз кожного фідера, а затискачі лінійних фаз другого фідера приєднані до затискачів вхідних лінійних фаз трифазної мережі, який відрізняється тим, що з метою зменшення затрат міді та електротехнічної сталі шляхом зміни принципової схеми фільтра при взаємній компенсації струмів вищих гармонік, порядковий номер яких не належить до значень, які встановлені виразом К = MN ± 1, де Μ - кількість вихідних фаз; Ν - довільне ціле число, кожна третя обмотка кінцевим виводом приєднана до крайнього кінцевого виводу другої обмотки, а початковий вивід третьої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази першого фідера, кожна четверта обмотка початковим виводом приєднана до крайнього початкового виводу другої обмотки, а кінцевий вивід четвертої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази третього фідера.
2. Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі за п.1, який відрізняється тим, що фільтр споряджено додатковими обмотками, розміщеними по дві на кожному стрижні магнітопроводу, двома додатковими фідерами, а другі обмотки мають додаткові проміжні виводи, причому кінцевий вивід першої додаткової обмотки з'єднаний з додатковим першим проміжним виводом другої обмотки, а початковий вивід першої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази першого додаткового фідера, а початковий вивід другої додаткової обмотки з'єднаний з другим додатковим проміжним виводом другої обмотки, а кінцевий вивід другої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази другого додаткового фідера.
Текст
1 Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі, який містить затискачі трьох ЛІНІЙНИХ та нульової вхідних фаз трифазної мережі і 9 затискачів вихідних ЛІНІЙНИХ фаз та 3 затискачі вихідних нульових фаз, причому затискачі вихідних фаз об'єднані у групи, кожна з яких складається із чотирьох затискачів, до трьох з яких приєднані ВИХІДНІ ЛІНІЙНІ фази, а до одного приєднана вихідна нульова фаза, причому кожна група затискачів приєднана до одного вихідного фідера, а також тристрижневий магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщено по чотири обмотки, одна з яких далі іменується першою, а ІНШІ - другою, третьою та четвертою, перші обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, другі обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, треті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, четверті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ витків, причому кожна друга обмотка має середній вивід, який ділить її на рівні по КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ частини, перші обмотки між собою з'єднані у трикутник, причому кожен початковий вивід першої обмотки з'єднаний із затискачем лінійної фази вхідної трифазної мережі, причому затискачі двох вхідних ЛІНІЙНИХ фаз приєднані до виводів першої обмотки, а затискач третьої вхідної лінійної фази приєднаний до середнього виводу другої обмотки, причому вказані тут перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні Фільтр відноситься до електротехніки та електроенергетики і може бути використаний як засіб зменшення струмів та напруг вищих гармонік у трифазних три -, чотири -та п'ятипровідних мережах загального призначення та автономних трифазних системах, наприклад, дизель-генератори магнітопроводу, затискач вхідної нульової фази з'єднаний із затискачами вихідних нульових фаз кожного фідера, а затискачі ЛІНІЙНИХ фаз другого фідера приєднані до затискачів вхідних ЛІНІЙНИХ фаз трифазної мережі, який відрізняється тим, що з метою зменшення затрат МІДІ та електротехнічної сталі шляхом зміни принципової схеми фільтра при взаємній компенсації струмів вищих гармонік, порядковий номер яких не належить до значень, які встановлені виразом K=MN±1, де М КІЛЬКІСТЬ вихідних фаз, N - довільне ціле число, кожна третя обмотка кінцевим виводом приєднана до крайнього кінцевого виводу другої обмотки, а початковий вивід третьої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази першого фідера, кожна четверта обмотка початковим виводом приєднана до крайнього початкового виводу другої обмотки, а кінцевий вивід четвертої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази третього фідера 2 Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі за п 1 , який відрізняється тим, що фільтр споряджено додатковими обмотками, розміщеними по дві на кожному стрижні магнітопроводу, двома додатковими фідерами, а другі обмотки мають додаткові проміжні виводи, причому кінцевий вивід першої додаткової обмотки з'єднаний з додатковим першим проміжним виводом другої обмотки, а початковий вивід першої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази першого додаткового фідера, а початковий вивід другої додаткової обмотки з'єднаний з другим додатковим проміжним виводом другої обмотки, а кінцевий вивід другої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази другого додаткового фідера та джерела гарантованого живлення Майже всі види сучасної прогресивної електротехнологм викликають у трифазній мережі вищі гармоніки Найбільш потужними джерелами вищих гармонік є електродугові печі, електрозварювальні апарати, прокатні стани, руднотермічні печі, тири о> ю 59219 сторний привід, електрофікований транспорт, електролізні установки, газорозрядні лампи, телевізори, комп'ютери і т і Такі нелінійні приймачі обумовлюють появу у живильній мережі З-оі, 5-ої, 7-ої, 9оі 11-ої, 13-ої, і т д гармонік струму та напруги, які порушують нормальні режими роботи іншого електричного та електронного обладнання, викликають збої у роботі та вихід з ладу обладнання, а також викликають непередбачені додаткові втрати енергії в живильних мережах, особливо - у живильних трансформаторах Серед вказаних приймачів є особлива група нелінійних приймачів, які генерують вищі гармоніки тільки у ЛІНІЙНИХ струмах та напругах До таких нелінійних приймачів відносяться частотно керовані електроприводи, електролізні установки, тиристорні випрямлячі та ІНШІ Спектри струмів цих приймачів подібні Такі приймачі енергії генерують у мережу симетричні 5-ті, 7-мі, 11-ті, 13-ті, 17-ті, 19-ті і подібні канонічні гармоніки струмів та напруг Порядковий номер (К) цих гармонік визначається за виразом K=MN±1, де М - число, кратне трьом, причому М>3, а N - довільне ціле число Для зменшення гармонік струму та напруги в трифазній мережі застосовують силові фільтри ВІДОМІ фільтри вищих гармонік струму [1 -3], які мають у своєму складі ПОСЛІДОВНІ з'єднання конденсаторних батарей та котушок індуктивності, настроєних у резонанс з частотою тієї гармоніки, яку необхідно подавити в напрузі та струмі мережі Недоліки цих фільтрів полягають в наступному - велика КІЛЬКІСТЬ окремих фільтрів, КІЛЬКІСТЬ ПОСЛІДОВНО з'єднаних конденсаторних батарей та котушок індуктивності дорівнює КІЛЬКОСТІ гармонік, які необхідно подавити, помножених на три, - велика вартість фільтру, - ненадійність роботи конденсаторних батарей, - у момент ввімкнення фільтрів виникають кидки струму, після чого відбувається перехідний слабо затухаючий процес, який також супроводжується генерацією вищих гармонік струму та напруги ВІДОМІ напівпровідникові компенсаційні фільтри вищих гармонік [4-6,], які називають активними фільтрами, що містять напівпровідникові генератори гармонік, фази яких зсунуті на кут 180 ел гр порівняно з фазами гармонік мережі Генеровані гармоніки у протифазі вводять в електричну мережу, де вони компенсують вищі гармоніки мережі і таким чином покращують спектральний склад форми кривої струму, отже і напруги Ці фільтри мають універсальні можливості, але через велику вартість та малу надійність напівпровідникових елементів такі фільтри не знайшли широкого поширення ВІДОМІ компенсаційні фільтри вищих гармонік [7-10], виконані на основі трансформаторів та автотрансформаторів, в яких відбувається взаємна компенсація гармонік струмів за рахунок збільшення КІЛЬКОСТІ фаз вихідних фазних напруг та рівномірного розподілу нелінійних навантажень по всіх фазах виходу таких перетворювачів Такі фільтри виконуються на основі трансформаторів або автотрансформаторів, ПОСЛІДОВНІ з'єднання обмоток яких ввімкнені в зірку за схемами подвійного, потрійного і т і "зигзагу" При цьому вхідна трифазна чотирипровідна система перетворюється на k вихідних трифазних чотирипровідних систем, ті/ кожна з яких зсунута по фазі напруги на кут /3N Недоліки фільтрів - велика установлена потужність елементів фільтру, рівна у найперспективніших з них 1,05-1,2, великі вартість фільтру та КІЛЬКІСТЬ витків Ізоляція обмоточних проводів експлуатується в тяжких умовах ВІДОМІ компенсаційні фільтри вищих гармонік [11,12], виконані на основі суміщених трансформаторів та автотрансформаторів Такі фільтри подавляють гармоніки у широкому діапазоні частот, включаючи кратні трьом Найближчим аналогом (прототипом) до фільтру, який заявляється, є фільтр [12] струмів вищих гармонік трифазної мережі, який містить затискачі трьох ЛІНІЙНИХ та нульової вхідних фаз трифазної мережі і 9 затискачів вихідних ЛІНІЙНИХ фаз та З затискачі вихідних нульових фаз, причому затискачі вихідних фаз об'єднані у групи, кожна з яких складається із чотирьох затискачів, до трьох з яких приєднані ВИХІДНІ ЛІНІЙНІ фази, а до одного приєднана вихідна нульова фаза, при цьому кожна група затискачів приєднана до одного вихідного фідера, а також тристрижневий магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщено по чотири обмотки, одна з яких далі іменується першою, а ІНШІ - другою, третьою та четвертою, перші обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, другі обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, треті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, четверті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, причому кожна друга обмотка має середній вивід, який ділить її на рівні по КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ частини, перші обмотки між собою з'єднані у трикутник, при цьому кожен початковий вивід першої обмотки з'єднаний із затискачем лінійної фази вхідної трифазної мережі, причому затискачі двох вхідних ЛІНІЙНИХ фаз приєднані до виводів першої обмотки, а затискач третьої вхідної лінійної фази приєднаний до середнього виводу другої обмотки, при цьому вказані тут перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні магнітопроводу, затискач вхідної нульової фази з'єднаний із затискачами вихідних нульових фази кожного фідера, а затискачі ЛІНІЙНИХ фаз другого фідера приєднані до затискачів вхідних ЛІНІЙНИХ фаз трифазної мережі Недоліком фільтру-прототипу є відносно велика установлена потужність 0,61-0,65 від прохідної потужності, а значить великі затрати МІДІ та електротехнічної сталі на 1 кВА пропускної потужності До переваг цього фільтру слід віднести відносно широкий діапазон спектру компенсації гармонік, який включає гармоніки, кратні трьом У зв'язку з цим була поставлена задача - зменшити затрати МІДІ та електротехнічної сталі шляхом зміни принципової схеми фільтру при взаємній компенсації струмів вищих гармонік, порядковий номер (К) яких визначається виразом К = MN ± 1, де М - число, кратне трьом, причому М > 3, а N довільне ціле число Такі гармоніки мають місце у трифазній мережі, яка живить частотно регульований привід, трифазні інвертори та випрямлячі При 59219 цьому досягнуто зменшення установленої потужності до 0,252 від прохідної потужності Поставлена мета досягнута внаслідок того, що у фільтрі, який містить затискачі трьох ЛІНІЙНИХ та нульової вхідних фаз трифазної мережі і 9 затискачів вихідних ЛІНІЙНИХ фаз та 3 затискачі вихідних нульових фаз, причому затискачі вихідних фаз об'єднані у групи, кожна з яких складається із чотирьох затискачів, до трьох з яких приєднані ВИХІДНІ ЛІНІЙНІ фази, а до одного приєднана вихідна нульова фаза, при цьому кожна група затискачів приєднана до одного вихідного фідера, а також тристрижневий магнітопровід, на кожному стрижні якого розміщено по чотири обмотки, одна з яких далі іменується першою, а ІНШІ - другою, третьою та четвертою, перші обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ витків, другі обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, треті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, четверті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, причому кожна друга обмотка має середній вивід, який ділить її на рівні по КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ частини, перші обмотки між собою з'єднані у трикутник, при цьому кожен початковий вивід першої обмотки з'єднаний із затискачем лінійної фази вхідної трифазної мережі, причому затискачі двох вхідних ЛІНІЙНИХ фаз приєднані до виводів першої обмотки, а затискач третьої вхідної лінійної фази приєднаний до середнього виводу другої обмотки, при цьому вказані тут перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні магнітопроводу, затискач вхідної нульової фази з'єднаний із затискачами вихідних нульових фази кожного фідера, а затискачі ЛІНІЙНИХ фаз другого фідера приєднані до затискачів вхідних ЛІНІЙНИХ фаз трифазної мережі, внесені такі з'єднання кожна третя обмотка кінцевим виводом приєднана до крайнього кінцевого виводу другої обмотки, а початковий вивід третьої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази першого фідера, кожна четверта обмотка початковим виводом приєднана до крайнього початкового виводу другої обмотки, а кінцевий вивід четвертої обмотки з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази третього фідера Такий фільтр при умові рівномірного розподілу міжфазних навантажень компенсує 5-ті, 7-ті, 11-ті, 13-ті, 23-ті, 25-ті, 29-ті, 31-ші і т п гармоніки Для взаємної компенсації струмів 17-тихта 19тих, 35-их та 37их і т і гармонік фільтр споряджено додатковими обмотками, розміщеними по дві на кожному стрижні магнітопроводу, двома додатковими фідерами, а другі обмотки споряджені додатковими проміжними виводами, причому кінцевий вивід першої додаткової обмотки з'єднаний з додатковим першим проміжним виводом другої обмотки, а початковий вивід першої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази першого додаткового фідера, а початковий вивід другої додаткової обмотки з'єднаний з другим додатковим проміжним виводом другої обмотки, а кінцевий вивід другої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази другого додаткового фідера Для кращого пояснення суті фільтру розгля немо графічні матеріали На фіг 1 показана принципова схема фільтру струмів вищих гармоніктрифазної мережі На фіг 2 подане топографічне зображення фільтру струмів вищих гармонік На фіг 3 показана принципова схема з'єднань фільтру до затискачів вхідних фаз та затискачів вихідних фідерів На фіг 1 позначено 1 -тристрижневий магнітопровід, 2 - перші обмотки, які мають число витків W1, 3 - другі обмотки, кожна з яких складається з двох частин, кожна частина обмотки має КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ W2, 4 - треті обмотки, кожна з яких має КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ W3, 5 - четверті обмотки, кожна з яких має КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ W3, А, В, С, 0 - затискачі вхідних фаз трифазної чотирипровідної мережі, А1, В 1 , С 1 , 01 - затискачі вихідних фаз, приєднаних до фідера 1, А2, В2, С2, 02 - затискачі вихідних фаз, приєднаних до фідера 2, A3, ВЗ, СЗ, 03 - затискачі вихідних фаз, приєднаних до фідера З На фіг 2 позначення вхідних та вихідних фаз однакові з позначеннями, вказаними на фіг 1 На фіг 3 позначено 1 - затискачі вхідних фаз А, В, С, 0, 2 - автотрансформатор з обмотками W 1 , W2, W3TaW4, 3 - затискачі вихідних фаз А2, В2, С2, 02, 4 - затискачі вихідних фаз А 1 , В 1 , С 1 , 0 1 , 5 - затискачі вихідних фаз A3, ВЗ, СЗ, 03 Влаштування фільтру Фільтр складається із тристрижневого магнітопроводу 1, трьох перших обмоток 2, кожна з яких має W 1 витків, трьох других обмоток 3, кожна з яких складається з двох частин, причому кожна така частина має КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ W 2 , трьох третіх обмоток 4, кожна з яких має КІЛЬКІСТЬ витків W3, трьох четвертих обмоток 5, кожна з яких теж має КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ W 3 Фільтр включає також затискачі вхідних трьох ЛІНІЙНИХ та однієї нульової фаз, а також дванадцять затискачів вихідних фаз, дев'ять з яких належать до ЛІНІЙНИХ фаз , а три - до нульових фаз (фіг 1) Затискачі вихідних ЛІНІЙНИХ фаз А 1 , В 1 , С1 та вихідна нульова фаза 01 приєднані до вихідного першого фідера, затискачі вихідних ЛІНІЙНИХ фаз А2, В2, С2 та вихідна нульова фаза 02 приєднані до вихідного другого фідера, а затискачі вихідних ЛІНІЙНИХ фаз A3, ВЗ, СЗ та вихідна нульова фаза 03 приєднані до вихідного третього фідера На стрижнях тристрижневого магнітопроводу розміщені обмотки На кожному стрижні розміщені чотири обмотки 1, 2, 3 та 4 (фиг 1) Ці обмотки утворюють три котушки, кожна з яких має однакове виконання перші обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ витків, другі обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, треті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ, а також четверті обмотки між собою мають однакові КІЛЬКОСТІ витків Кожна друга обмотка має середній вивід, який ділить її на рівні по КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ частини Обмотки 3 та 4 також мають однакові 59219 КІЛЬКОСТІ витків Перші обмотки між собою з'єднані у трикутник, при цьому кожен, наприклад початковий, вивід першої обмотки з'єднаний із затискачем лінійної фази вхідної трифазної мережі Затискачі двох вхідних ЛІНІЙНИХ фаз, наприклад В та С, приєднані до виводів першої обмотки, а затискач третьої вхідної лінійної фази (А) приєднаний до середнього виводу другої обмотки при умові, що вказані тут перша та друга обмотки розміщені на одному і тому ж стрижні магнітопроводу Затискач вхідної нульової фази 0 з'єднаний із затискачами 01, 02, 03 вихідних нульових фаз першого, другого та третього фідера ВІДПОВІДНО Затискачі (А2, В2, С2) ЛІНІЙНИХ фаз другого фідера приєднані до затискачів (А, В, С) вхідних ЛІНІЙНИХ фаз трифазної мережі ВІДПОВІДНО Кожна третя обмотка 4 кінцевим виводом приєднана до крайнього кінцевого виводу другої обмотки 3, а початковий вивід третьої обмотки 4 з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази першого фідера Кожна четверта обмотка 5 початковим виводом приєднана до крайнього початкового виводу другої обмотки З, а кінцевий вивід четвертої обмотки 5 з'єднаний із затискачем вихідної лінійної фази третього фідера У пріоритетному варіанті виконання фільтру, показаного на фіг 1 та фіг 2, співвідношення між кількостями витків частини другої W2 та першої W1 обмоток знаходиться у межах 0,15-0,22 1, наприклад 0,1774 1, а співвідношення між кількостями витків третьої W3 та першої W1 обмоток знаходиться у межах 0,06-0,03, зокрема 0,0402 1 Кожна третя (4) та четверта (5) обмотки мають однакові КІЛЬКОСТІ витків Фільтр має такі варіанти виконання На стрижнях магнітопроводу розташовано по дві додаткові обмотки, а кожна з обмоток 3 має два додаткові виводи Ці додаткові виводи має кожна з частин обмотки (W2) У цих варіантах фільтр споряджений також двома вихідними фідерами Кінцевий вивід першої додаткової обмотки з'єднаний з додатковим першим проміжним виводом другої обмотки, а початковий вивід першої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази Якщо до трьох вихідних фідерів фільтру приєднати три трифазні нелінійні, але однакові і симетричні навантаження, то ЛІНІЙНИЙ струм у фазі, наприклад А, мережі описується таким виразом ia(t) = ((3)" 1 / 2 )£Ik £{cos[kcot - ( k - 1)p(m -1) + yk - 2л /3] - cos[ krot - (k + 1)p(m - 1 ) k=1 m = 1 М - КІЛЬКІСТЬ вихідних фаз, - кругова частота, Ч^ - фаза k-оі гармоніки у спектру струму Спектр струму навантаження у кожній фазі описується виразом im(t)= 2TI /3]} (1) Струми (2) можуть бути імпульсами, огинаючою кривою пікових значень яких є синусоїда Імпульс (2) заповнює синусоїду лише на проміжку часу, який дорівнює 1/18 (або 1/30) частині періоду У наслідок цього у спектрі ЛІНІЙНОГО струму (1) має місце компенсація вищих гармонік струму Де ia(t) - поточний струм у фазі А, t - час, k - порядковий номер гармоніки, m - поточний номер вихідної фази, ю 8 першого додаткового фідера, а початковий вивід другої додаткової обмотки з'єднаний з другимдодатковим проміжним виводом другої обмотки, а кінцевий вивід другої додаткової обмотки приєднаний до вихідної лінійної фази другого додаткового фідера (на фігурах не показано) Робота фільтру Відомо, ЩО В даний час масово використовуються нелінійні навантаження, які викликають в живильній мережі 5-ту, 7-му, 11-ті, 13-ті і т і гармоніки струму, які шкідливо впливають на роботу електронної апаратури, додатково нагрівають проводи та трансформатори і викликають додаткові втрати енергії, порушують СТІЙКІСТЬ автоматичного регулювання "у малому" та "у великому" Ці збитки мають місце при прямому приєднанні нелінійних навантажень до живильної мережі При приєднанні таких нелінійних навантажень, наприклад, тиристорних приводів змінного струму, стабілізаторів ЛІНІЙНИХ напруг, джерел гарантованого живлення і інших до живильної мережі через фільтр вищих гармонік в живильній трифазній мережі протікають практично синусоїдальні струми, хоча в кожному з навантажень протікають імпульсні або несинусоїдні струми Це пояснюється тим, що при трансформації числа фаз напруг в напрямку від джерела (А,В,С) до споживача (А1.А2, A3, , В1, В2, ВЗ, , С1, С2, СЗ, ) у зворотному напрямку відбувається перетворення симетричної трифазної системи напруг мережі на три (або п'ять) симетричні трифазні системи, кожна з яких зсунута відносно іншої на фазний кут, величина якого знаходиться від 10° до 22° електричних градусів, наприклад на 20° На фіг 2 показане топографічне (фазорне) зображення фільтру Система ЛІНІЙНИХ напруг А1, В1, С1, яка живить перший фідер, попереджає систему ЛІНІЙНИХ напруг А2, В2, С2, яка живить другий фідер А система ЛІНІЙНИХ напруг А2, В2, С2 попереджає систему ЛІНІЙНИХ напруг A3, ВЗ, СЗ, яка живить третій фідер (2) m=1 Де Ч^ - фазний кут k-оі гармоніки струму, модуль якої рівний Ik Аналіз показав, що (1) дорівнює нулеві за винятком трьох випадків перший випадок - к = 1 , другий випадок - k=NM+1, третій випадок - k=NM-1 Це означає, що при М =9 фільтр, який заявляється - пропускає перші гармоніки струму та гармоніки струму, порядковий номер яких обчислюється 59219 за виразом k=NM±1, тобто восьмі, десяті, 17-ті, 19ті, 35-ті, 37-мі і т п гармоніки струму та напруги, - компенсує 5-ті, 7-мі, 11-ті, 13-ті, 23-ті, 25-ті гармоніки струму та їм подібні Компенсація гармонік струму приводить до зменшення гармонік напруг у трифазній мережі При п'яти вихідних фідерах фільтр у ВІДПОВІДНОСТІ з (1) та (2) - пропускає перші гармоніки, чотирнадцяті, шістнадцяті, двадцять дев'яті, тридцять перші, сорок четверті і ті, - компенсує всі гармоніки струму, крім 29-тих, 31-ших, сорок четвертих, сорок шостих, п'ятдесят дев'ятих, шістдесят перших і т і Застосування При застосуванні фільтру досягаються мінімальні затрати МІДІ та електротехнічної сталі на виготовлення обмоток та магнітопроводу Затрати МІДІ та електротехнічної сталі оцінюються з допомогою відносної встановленої потужності фільтру Установлена потужність фільтру є відношення півсуми добутків напруг на струми обмоток у номінальному режимі фільтру до прохідної потужності фільтру При трифідерному виході фільтру установлена потужність Sycr дорівнює UW2 = UW3= 2*Sm10*Sm 50/Sm 60 = 0,30720, UW11 = UW13 = 2*Sm10*Sin 10/Sm 60 = 0,06964, 1112= ( 3 ) 1 / 2 = 1,73205, 112 = (2*0,30720+2* 0,069642)/1,73205 = 0,435138, Sycr (6*0,30720+6*0,06964+3*1,73205*0,435138)79*2 = 0,251 Установлена потужність фільтру з трьома вихідними фідерами дорівнює 0,251, тобто менша від Установленої потужності фільтру-прототипу більш ніж удвічі Фільтр доцільно застосовувати для компенсації вищих гармонік у ЛІНІЙНИХ струмах нелінійних трифазних навантажень тиристорного приводу змінного струму, випрямлячів з регульованим та стабілізованим режимом роботи, джерел гарантованого живлення і т і 10 Список посилань 1 Добрусин Л А , Павлович А Г Влияние конденсаторов в составе фильтро - компенсирующего устройства на несинусоидальность напряжения сети -Электричество -1975, № 12 -с 71-74 2 Moran Gunter, Richter Walter, Fitscher Gerchard, Filteranordnung Патент Австрії №393765, MKBHO3H1/02, Опубл 10 12 1991 3 Яценко А А , Вахнина В В и др Устройство для регулирования мощности трехфазных фильтров Авт свид СССР №1381650, М К В H02S3/18, Опубл Бюл изобр 1988, №10 4 Арефьев А Н , Смирнов В С Электрический фильтр-компенсатор, Авт свид СССР №813586 Опубл 18 03 1981 5 Kawahira Н , Nakamura Т , Nakasawa S , Nomura М Active power filter //"Inter Power Electron Conf, Tokyo, 27-31 March, 1983, Vol 2", 1983, с 981 - 992 6 Davis William F High frequency line ripple cancellation circuit Патент США №4341990, М К В G05F1/56, вид 27 07 1982 7 Levin M I Zero phase sequence current filter with adjustable impedance Патент США №5406437, МКВ Н02Н007/08, вид 11 04 95 8 Levin M I Combmet phase - shifting directional zero phase sequence current and method for using thereof Патент США №5416688, М К В H02J001/02, вид 16 05 1995 9 Менке Д , Уоллю В , Франк Б , Джон Дж Перетворювач розводки електропостачання для нелінійних навантажень Патент США №5416458, MKBH01F033/00, вид 16 05 1995 10 Левін М І Фазозсуваючий перетворювач з низьким опором нульової ПОСЛІДОВНОСТІ Патент США №5801610, М К В Н01F033/00, вид 1 08 1998 11 Музиченко О Д , Музиченко Ю О , Музиченко О О Фільтр вищих гармонік струмів трифазної мережі Патент України №34225 А М К В H01F30/12 Опубл 15 02 2001 Бюл № 2001 р 12 Музиченко О Д , Музиченко Ю О , Музиченко О О Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі Патент України №34224 А МКВ H01F30/12 Опубл 15 02 2001 Бюл №1 2001 р 11 12 59219 В, В2 C2 , C Фіг 2 Фіг З Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюFilter for suppressing high current harmonics in a three-phase network
Автори англійськоюMuzychenko Yurii Oleksandrovych, Muzychenko Oleksandr Dmytrovych
Назва патенту російськоюФильтр для подавления высших гармоник токов трехфазной электрической сети
Автори російськоюМузыченко Юрий Александрович, Музыченко Александр Дмитриевич
МПК / Мітки
МПК: H02J 3/00, H02H 7/08, H01F 30/06
Мітки: мережі, вищих, трифазної, струмів, гармонік, фільтр
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-59219-filtr-strumiv-vishhikh-garmonik-trifazno-merezhi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Фільтр струмів вищих гармонік трифазної мережі</a>
Попередній патент: Спосіб лікування дермоїдних кіст яєчників
Наступний патент: Спосіб виготовлення макаронних виробів
Випадковий патент: Піскодувна головка