Расчет гармонического состава кривой тока и напряжения сети экскаватора ЭКГ-5

Расчет гармонического состава кривой тока и напряжения сети экскаватора ЭКГ-5.

В настоящее время производится модернизация электроприводов экскаваторов, построенных по системе генератор — двигатель (Г-Д). Одним из способов модернизации является замена системы Г-Д на систему тиристорный преобразователь — двигатель (ТП-Д).

Однако использование силовых тиристорных преобразователей для электропривода главных приводов приводит к снижению коэффициента мощности энергетической установки экскаватора, появлению дополнительных гармоник и колебаний напряжения в сети, что снижает качество электроснабжения карьера. [1].

Силовая схема ТП-Д представлена на рис. 1. Для управления электроприводом применяется силовая схема с нереверсивным тиристорным преобразователем в якорной цепи и реверсированием в цепи возбуждения двигателя. Применяется двухкомплектный тиристорный преобразователь с встречно-параллельным подключением, что обеспечивает двенадцатипульсную схему выпрямления.

Для расчета гармонического состава выпрямленного напряжения и кривой выпрямленного тока сети необходимо определить порядок гармоник. Определяем порядок гармоник [3]:

.

где число фаз преобразователя; натуральные числа.

Для двенадцатифазной мостовой схемы выпрямления при разложении выпрямленного напряжения в гармонический ряд присутствует одиннадцатая, тринадцатая, двадцать третья, двадцать пятая гармоника.

Определяем относительное содержание амплитуд высших гармонических составляющий[3]:

где угол управления; номер гармоники.

Аналогично производим расчёты для гармоник 13,23,25. Результаты представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Как видно из таблицы с увеличение угла управления происходит увеличение относительных значений амплитуды высших гармонических составляющих напряжений, что приводит к ухудшению питающего напряжение тиристорного преобразователя. Высшие гармонические составляющие напряжение превышают предельно-допустимые значения согласно ГОСТ. На рис. 2.1. представлен спектр гармонических составляющих напряжения.

Рис. 2.1. Спектр гармонических составляющих

Исходные данные для расчета гармоник тока, потребляемого двенадцатифазным мостовым тиристорным преобразователем, представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Определяем коэффициенты разложения кривой первичного тока в ряд Фурье по формуле [3]:

гдеугол коммутации, -напряжение питающей сети, — сопротивление короткого замыкания питающей сети.

Определяем амплитуду й гармоники первичного тока [3]:

Определяем коэффициенты разложения для основной гармоники [3]:

Определяем действующее значение тока первой гармоники [3]:

Определяем относительное значение токов гармоник [3]:

электропривод экскаватор гармоника напряжение.

Аналогично расчёты производим для гармоник 13,23,25 (при напряжении питания) и при изменении угла управления и коммутации. Результаты сведём в табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Как видно из табл. относительные значения гармоник тока превышают допустимые согласно ГОСТ 130 109– — 2013.

Таким образом приведенные расчеты показали, что уровень высших гармоник тока и напряжения достаточно высок и с увеличением угла управления относительный уровень гармоник возрастает. Таким образом возникает необходимость применение каких либо технических решений для увеличения качества токов и напряжений сети. Цель дальнейшей работы — выбор оптимальных технических решений для компенсации влияния гармоник.

• 1. Перелыгин В. Т. Основные средства // Электропривод карьерного экскаватора. — 2009. — № 1. — С. 39 — 42.
• 2. Закладной А. Н. Энергосбережение средствами электропривода [Текст] А. Н. Закладной — Киев: Электромеханика, 2000. — 340с.:ил.