- 討論諧波抑制與利用
- 在交流輸入端加裝了低頻電抗器
- 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路利用勵(lì)磁線圈
隨著現(xiàn)代電氣化程度的不斷提高,人們對(duì)配電質(zhì)量的要求越來越高。目前,雖然各類穩(wěn)壓設(shè)備正逐步更新?lián)Q代,但是仍然沒有阻攔住諧波的恣意破壞;相反,隨之而來的諧波危害卻越來越不可忽視。因此,很有必要對(duì)諧波的產(chǎn)生和危害性進(jìn)行定性分析,以便加深認(rèn)識(shí),揚(yáng)棄并舉,在抑制諧波危害的同時(shí),充分發(fā)揮其有利方面。
1諧波的危害
諧波的危害要從我國(guó)的配電體制談起。我國(guó)一直采用50Hz交流供電制式,在穩(wěn)壓保護(hù)的過程中,很少考慮到諧波的危害。這樣一來為諧波的產(chǎn)生和延續(xù)提供了條件,使得諧波相互作用,一方面損壞電器,另一方面消耗大量電能。表1為50Hz交流供電體制下的正序、負(fù)序和零序諧波的分類。
諧波次數(shù) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
頻率(Hz) | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
相序 | - | 0 | + | - | 0 | + | - | 0 | + |
正是由于各種諧波的存在,使50Hz的正弦交流電發(fā)生波形畸變,影響了正常的工作。在三相四線供電變壓器中,3次整數(shù)倍的諧波代數(shù)疊加,感應(yīng)到變壓器一次側(cè),造成線圈過熱,同時(shí)使中線電流過大,發(fā)熱,甚至燒壞。在電機(jī)運(yùn)行過程中,諧波使交流電壓波形嚴(yán)重失真,燒壞電機(jī)。在無功補(bǔ)償電路中,諧波會(huì)形成諧振,燒壞電容柜。在日常生活中,日光燈燈管被燒壞,起輝器無法啟動(dòng)等情況都是由諧波造成的。
除了對(duì)電路造成危害之外,諧波的存在,也使配電功率因數(shù)的提高受到制約。利用電容補(bǔ)償電路提高功率因數(shù)時(shí),不可避免地帶來諧波的負(fù)面影響。如果諧波次數(shù)較高,無功補(bǔ)償電容很可能被擊穿。
2諧波的定性分析
各次諧波在電路中的作用是不相同的,現(xiàn)對(duì)諧波常見的兩種作用效果進(jìn)行定性分析,找出原因,加以抑制。
2.1諧波的疊加特性
諧波的疊加與相序有關(guān)。在同一電路中,有些諧波相互作用時(shí),相互減弱或相互抵消,但是,更多的場(chǎng)合往往相互疊加,使波形發(fā)生明顯的畸變。例如,僅有3次諧波出現(xiàn)時(shí),波形如圖1所示;當(dāng)3次、5次諧波同時(shí)出現(xiàn)時(shí),就會(huì)使正弦波明顯地發(fā)生了變化,如圖2所示。
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圖1u1、u3及其疊加波形
圖2u1、u3、u5及其疊加波形
圖3鋸齒波波形
圖4三相四線供電制中的中線電流
(1)增裝保護(hù)元件,改變電路性質(zhì)。例如,諧波危害電容器,使無功補(bǔ)償難以發(fā)揮更大作用,可以采用安裝電抗元件,或者其它無功補(bǔ)償電路,讓其失諧,難以通過,起到兵來將擋的作用。如圖5,在負(fù)載前加裝電抗器就能阻止諧波的進(jìn)入。
圖5負(fù)載前加裝電抗器抑制諧波
例如,在輸出380V的三相四線制發(fā)電機(jī)組中,勵(lì)磁線圈所需電壓只要26伏左右就足夠了。這個(gè)電壓就是由3次諧波提供的。它是通過在發(fā)電機(jī)定子鐵心槽中埋設(shè)的輔助繞組而產(chǎn)生的,再經(jīng)橋式整流送給勵(lì)磁電路。原理見圖6,LF為諧波繞組,U、V、W、N為三相輸出。
圖6三次諧波電壓經(jīng)整流后給勵(lì)磁繞組供電