Новые статьи

Как устроена и работает светодиодная люстра с дистанционным пультом: опыт ремонта своими руками
Как выбрать лампы освещения для дома
Как прозвонить электрическую цепь тестером, мультиметром

Особенности фильтров симметричных составляющих


Теоретическая электротехника





Под термином “фильтр” в электротехнике принято считать специальные устройства в виде электрических схем, которые выделяют или подавляют из сложной системы компонентов какие-то определенные части из ее состава.

Фильтры симметричных составляющих предназначены для извлечения конкретных составляющих векторов тока или напряжения из 3-х фазной несимметричной системы.

Выделенные фильтрами из действующей схемы энергоснабжения векторы напряжений либо токов направляют в:

- схемы релейных защит энергетического оборудования для предотвращения возникающих несимметричных режимов, появляющихся в результате КЗ, повреждений изоляции;

- цепи сигнализации для информирования оперативного персонала.

Довольно широко в наше время применяются в УРЗА (устройствах релейной защиты и автоматики) фильтры напряжений нулевой последовательности.

В их схему входят 3 одинаковых по конструкции однофазных трансформатора напряжения, подключенные своими первичными обмотками на фазное напряжение UA, UB, UC цепей звезды.

Коэффициент трансформации каждого из них определяется соотношением k=W1/W2. При соединении вторичных обмоток в схему треугольника на его выходе выделяется нулевая последовательность.

Схема фильтра напряжений нулевой последовательности

Математическое выражение вектора напряжения на выходных клеммах фильтра имеет следующий вид:

   Uвых=UA*1/KT+UB1/KT+UC1/KT=(UA+UB+UC)1/KT.

Используя уравнение UA0=(UA+UB+UC)/3, преобразуем полученное выражение в вид:

   Uвых=3UA0/KT=KФ0UA0.

Значение KФ0=3/КТ называют коэффициентом фильтра.

Принципиальная схема устройства, выделяющая напряжения нулевой последовательности из 3-х фазной системы соединения электрических устройств имеет вид:

Принципиальная схема устройства, выделяющая напряжения нулевой последовательности

Характеристики ее составных частей описываются соотношениями:

   R1=R3/Xc=√3, φBC-arctg=(-Xc/R)=arctg(-1/√3)=-30°.

Величины напряжений для различных участков схемы при выполнении вышеуказанных соотношений, имеют вид:

   Uab=IR2=UR2/(R1+R2)=UAB/2,

   Ubc=IBC(-jXc)=UBC(-jXc)/(R3-jXc)=UBC/(1+jR3/Xc)=UBC/2ej60°=UBCe-j60°/2.

Суммарное напряжение на выходе схемы будет иметь значение:

   Uвых=Uаb+U=12(UAB+U*e-j60°).

Данное выражение путем прибавления и удаления члена (aUB) позволяет получить значение вектора UA2.

UA2=(UA+a2UB+aUC)/3=(UA+a2UB+aUC+aUB-aUB+aUC)/3=[UA+(a2+a)UB-a(UB-UC)]/3=[(UA-UB)+e-j60°(UB-UC)]/3=(UAB+UBCej60°)/3.

При сравнении двух последних уравнений получаем:

Uвых=3UA2/2=кФ2UA2.

В формуле кФ2=3/2 называется коэффициентом фильтра.

Диаграммы векторов напряжений для фильтров симметричных систем, выделяющих обратную и прямую последовательности, представлены на комплексной плоскости.

Диаграммы векторов напряжений для фильтров симметричных систем

Данные системы имеют отличительную особенность; как видно, они полностью схожи за исключением направления чередований фаз.

Из этого заключения напрашивается особенность их практического применения: при смене мест любых двух фаз в одном устройстве можно его использовать для выделения векторов напряжения у другой последовательности.






Теоретическая электротехника