ских) функций времени основной частоты и частот, кратных основной частоте.

В зависимости от кратности р коммутационных воздействий вентильного преобразователя на питающую сеть за период напряжения этой сети в этом напряжении, так же как и в токах вентильного преобразователя, кроме основной гармоники создаются гармоники с частотами, в п раз- пре-вьшающими частоту основной гармоники.

При этом

n=kp±\, (1-134)

где k=\, 2 ... - целое положительное число.

При пренебрежении длительностью коммутации и при идеальном сглаживании выпрямленного тока отношение действующего значения тока высшей гармоники In порядка я к действующему значению / основной гармоники тока вентильного преобразователя определяется соотношением

/JIi=l/n. (1-135)

Более точное соотношение требует знания угла коммутации у и соответствует линейному изменению токов коммутирующих вентилей в процессе коммутации

In/Ii = (1/«)(2My) sin («Y/2), (1-136)

где Y - угол коммутации, рад.

Отношение энергии, переданной вентильному преобразователю нз питающей сети за период, к длительности этого периода называется активной могцностью. При неси-кусоидальных токах и напряжениях активная мощность может быть определена как сумма произведений действующих значений токов, напряжений и косинусов углов отставания токов от напряжений для всех гармоник, имеющих одинаковые номера и. Активная мощность многофазной системы равна сумме активных мощностей для всех фаз. При замене косинусов на синусы nojiyiia-ются реактивные мощности гармоник.

Активная мощность каждой гармоники определяется напряжением этой гармоники и синфазной (противофазной) с напряжением частью тока этой же гармоники, которая называется активным током. Оставшаяся после вычитания активного тока из тока гармоники часть тока называется реактивным током. Тот факт, что в нагреве токо-ведущих частей питающей сети участвуют как активные, так и реактивные токи, а активная энергия передается лишь активными токами, характеризует недоиспользование питающей сети.

Отношение активной мощности к полной мощности является важнейшим энергетическим показателем вентильного преобразователя и называется коэффициентом мощности Я, которым характеризуется использование питающей сети:

!k = Pi/S.

(1-137)

где Pi -активная мощность основной гармоники; S -полная мощность, определенная с учетом всех гармоники.

В симметричной трехфазной питающей

сети

Pi = SUiIiCos(pi, (1-138)

где Ui-действующее значение фазного напряжения основной гармоники; Ii - действующее значение фазного тока основной гармоники; ф1 - угол отставания основной гармоники тока от основной гармоники напряжения;

5 = 3(7/, (1-139)

здесь и - де11ствующее значение фазного напряжения с учетом всех" гармоник:

гг=1

(1-140)

{Un - действующее значение фазного на-пряясения гармоники п-то порядка); / - действующее значение фазного тока с учетом всех гармоник:

(1-141)

{111-действующее значение фазного тока гармоники п-го порядка).

С учетом (М38) - (1-141) коэффициент мощности можно представить в виде

и I

COS 9j = v cos =

= ТС08ф;, (1-142)

где vt; - коэффициент искажения напряжения.

v = UfU; (М43)

vi - коэффициент искажения тока:

Vj = 7; (1-144)

V - коэффициент иска>кения мощности, или просто коэффициент искажения:

v = VjyVj . (1-145)

ГОСТ 13109-67 ограничивает действующее значение напряжения высших гармоник 57с действующего значения напряжешя основной гармоники, т. е.

2 VI <0,05(/i. (1-146)

Следовательно, коэффициент искажения иапря2кения долясен быть в пределах

0,99875<Vy< 1. (1-147)

Условия (1-146) и (1-147) в первую очередь относятся к тем участкам питающей сети, где неизбежно присоединение различных приемников электроэнергии и в случае необходимости должны быть приняты меры для уменьшения несинусоидальности напряжения.

Такой мерой по отношению к вентильным преобразователям является иовьипение

кратности р коммутационных воздействий одного преобразователя или группы преобразователей на сеть до р=12 путем применения сочетаний трансформаторов с соединением обмоток в звезду и треугольник, что обеспечивает взаимный фазовый сдвиг 30° между их вторичными напряжениями. Эквивалентные 24- и 36-фазные режимы относительно питающей сети могут быть получены применением фазоповоротных трансформаторов, что наиболее целесообразно для относительно мощных преобразователей. При большом числе маломощных вентильных преобразователей происходит компенсация высших гармоник из-за неодновременности работы и различия режимов преобразователей.

Высшие гармоники напряжения могут быть уменьшены применением резонансных фильтров в виде конденсаторов, подключенных к сети через реакторы, обеспечивающие резонанс напряжений на соответствующей гармонике и малое сопротивление для гармоники тока, создаваемой преобразователем [1-49, § 2-8].

Условия (1-146) и (1-147) обычно не выполняются непосредственно на входе вентильного преобразователя, т. е. после трансформатора или реактора, через который преобразователь присоединен к питающей сети, таккак других приемников здесь, как правило, нет.

Погрешность от пренебрежения искажением напряжения при определении коэффициента мощности на общих для ряда приемников шинах питающей сети при выполнении требований ГОСТ 13109-67 не превосходит 0,125% и коэффициент искажения мощности можно принять равным коэффициенту искажения тока; vftivi.

Коэффициент искажения тока вентильных преобразователей близок к единице. Для однофазного мостового преобразователя при Y=0 и при сильном сглаживании выпрямленного тока vi = 0,900, для трехфазного мостового преобразователя при тех же условиях vi=0,955. При увеличении угла коммутации \ коэффициент vi еще более приближается к единице.

Компенсирующие конденсаторы в питающей сети могут вызывать резонансы на некоторых гармонжах, что вызывает перегрузку конденсаторов по току, а также увеличение песинусоидальности напряжения.

Основным энергетическим показателем, определяющим использование питающей сети, является коэффициент сдвига созф].

Коэффициент сдвига на силовом входе тиристорного преобразователя соответствует соотношению

cos (fi = [cos а -f cos (a + у)]/2«

CQS(a+yl2), (1-148)

a -утоп управления вентильного преобразователя.

Этим коэффициентом учитывается также реактивная мощность, возникающая в

питающей сети под действием токов вентильного преобра.ователя. Реактивная мощность намагничивания трансформатора учитывается отдельно и (1-148) не охвачена.

Падение напряжения в питающей сети соответствует приближенному соотношению

8U={PirJx+Q,)/Q,„ (1-149)

где Р - активная мощность основной гармоники вентильного преобразователя; Qi - реактивная мощность основной гармоники вентильного преобразователя; г/х - отношение активного сопротивления к индуктивному на фазу питающей сети (для воздуги-иых линий напряжением 220 кВ r/jc=0,l); Qk--мощность к. 3. (однофазного при однофазной нагрузке и трехфазного при трехфазной нагрузке).

Основная часть падения напряжения вызывается реактивной мощностью. Реактивная мощность вентильного преобразователя с обычным управлением выражается соотношением

Qi = SiSin фJ = Pltgфl =

-iPi/U.ci)Vl-Ul, (1-150)

здесь Si - полная мощность основной гармоники; [/»й - относительное выпрямленное напряжение; Ut.d==Ua/U,i,c; где Ua - выпрямленное напряжение преобразователя (среднее значение):

Ud = Udo (cos к -1- COS (к + y)l/2

Ud,oCos(a + y/2); (1-151)

Ud,o - выпрямленное напряжение идеального холостого хода вентильного преобразователя.

Для уменьшения потребления реактивной мощности применяют специальные схемы вентильных преобразователей: с нулевыми вентилями, с поочередным управлением последовательно соединенными преобразователями, с несимметричным управлением параллельно соединенными преобразователями, с искусственной коммутацией. Кроме того, применяют внешние средства компенсации реактивной мощности: синхронные компенсаторы с повышенным быстродейст-. вием и статические источники реактивной мощности.

Влияние тиристорного преобразователя на качество напряжения в питающей сети. В безрезонансной питающей сети большой мощности для расчета несинусоидальностн напряжения, вызываемой работой тиристорных электроприводов, можно использовать ту же схему замещения, что и для расчета токов короткого замыкания, т. е. пренебрегать активными сопротивлениями и учитывать только индуктивные сопротивления то-коведущих частей.

Линейное напряженке, получающееся в расчетной точке при работе тиристорного электропривода, можно определить как результат вычитания из линейной э.д.с. питающей сети, определяемой соотношением

и = УтоЗт<й , (1-152)

импульсов напряже1П1Я коммутации и-л, создаваемого тиристорным преобразователем (рис. 1-145, б), причем

COS-

-sm сз< - - Р \ Р)

о при а +-->

1=-оо

. 2яг 2п1

при а + -- < <в< < а -f у +-

>(ut>a+y-

(1-153)

где Um - амплитуда линейной э. д. с. в расчетной точке. В; С)-угловая частота сети: 0)=2л/, 1/с; / - частота сети, Гц (50 Гц); t - время, с; d - коэффициент связи; / - целое число; р - число пульсаций преобразователя за период изменения напряжения сети; а--угол управления преобразователя; у - угол коммутации.

Естественная коммутация тиристорного преобразователя протекает как последовательность кратковременных несимметричных коротких замыканий на силовом входе тиристорного преобразователя, т. е. на зажимах, непосредственно соединенных с тиристорами. Прн коммутационных к. з., так же как и при аварийных, напряжение между фазами, замкнутыми коммутирующими ти-

Рис. 1-145. Влияние 12-пульсного тиристорного преобразователя ка напряжение безрезонансной питающей сети.

а - линейное напряжение сети; б - напряжение коммутации.

Рис. 1-146. Однолинейная схема сети, питающей тирнсторный привод (а), схема замещения сети (б) и тиристорного привода (в).

ристорами «накоротко», становится близким к нулю и остается таким в течение всего времени коммутации.

При расчете влияния тиристорного электропривода на напряжение питающей сети тирнсторный преобразователь можно представить в качестве источника импульсов напряжения коммутации Ых (рис. 1-145,6) и найти его долю d, которая получается в расчетной точке, если э. д. с. всех других источников питающей сети принять равными нулю.

Простейшая однолинейная схема сети, питающей тирнсторный привод, приведена на рнс. 1-146, а. Методами, принятыми для расчетов токов к. з., определяются сопротивления Хс и Хп схемы замещения (рис. 1-146,6), причем в состав Хо здесь входит сопротивление питающей системы S и распределительного трансформатора Tt\ Хв - реактивное сопротивление трансформатора Т2 или замещающего его реактора (при реакторном варианте питания тиристорного преобразователя), через который тиристоры присоединены к шинам подстанции.

Согласно схеме замещения тиристорного преобразователя (рис. 1-146, е) коэффициент связи

d=Xc/(Xc + n).

(1-154)

т. а от напряжения Ик, генерируемого тиристорным преобразователем, в расчетной точке k остается d-R часть, так как вместо питающей системы здесь короткое замыкание.

Все сопротивления должны быть приведены к одному уровню напряжения. Бесконечными пределами суммирования в (1-153) выражена мысль об учете всех им-