Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов: Практическая работа №1 Расчет смешанного соединения конденсаторов

Содержание

Практическая работа №1 Расчет смешанного соединения конденсаторов

Цель: закрепить знания методов расчета электрической емкости и зарядов конденсаторов при их смешанном соединении.

Теоретические сведения

Электрический конденсатор — это система из двух проводников (обкладок, пластин), разделенных диэлектриком.

Конденсаторы обладают свойством накапливать на своих обкладках электрические заряды, равные по величине и противоположные по знаку.

Электрический заряд q каждой из обкладок пропорционален напряжению U между ними:

Величину С, равную отношению заряда одной из обкладок конденсатора к напряжению между ними, называют электрической емкостью конденсатора и выражают в фарадах (Ф).

Емкость конденсатора зависит от геометрических размеров, формы, взаимного расположения и расстояния между обкладками, а также от свойств диэлектрика.

Конденсаторы могут быть соединены последовательно, параллельно и смешанно (последовательно-параллельно).

Последовательное соединение

При таком на обкладках всех конденсаторов будут одинаковые по величине заряды:

Напряжения на конденсаторах будут различны, так как они зависят от их емкостей:

Общее напряжение:

Общая, или эквивалентная, емкость

Параллельное соединение

При параллельном соединении напряжение на всех конденсаторах одинаковое.

Заряды на обкладках отдельных конденсаторов при различной их емкости:

Заряд, полученный всеми параллельно соединенными конденсаторами:

Общая (эквивалентная) емкость:

Задание

1. Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов, соединенных по схеме, при соответствующих положениях ключей.

2. Для случая, когда ключи К1, К2 и К3 разомкнуты, найти заряды на каждом конденсаторе и общий заряд схемы.

Порядок выполнения расчета

Задание 1

1. Для своих данных начертить исходную схему.

2. Рассчитать последовательное соединение С3-С7:

3. Рассчитать параллельное соединение С4-С5:

4. Рассчитать последовательное соединение С2-С45:

5. Найти эквивалентную емкость, рассчитав параллельное соединение С245-С37:

Задание 2

1. Для своих данных начертить исходную схему.

2. Рассчитать заряды на каждом конденсаторе:

3. Рассчитать общий заряд схемы:

4. Проверка:

контрольная работа Задача №5. На рис.5 приведена схема соединения конденсаторов. Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов Сэкв, общий заряд Q и напряжение на каждом конденсаторе, а также энергию W, запасенную батареей, если известны С1 =4мкФ; С2 = 3 мкФ; С3 = 6мкФ; С4 = С6 =2 мкФ; С5 = 1мкФ; U4=20 В Задача9. Участки линии передачи l1=150 и l2 =240 м, изображены на рис.45, выполнены алюминиевыми проводами( ), имеющими площадь поперечного сечения S=10мм2 . Ток потребителей I1=20 A I2= 30 A. Определить сопротивления участков проводов линии R пр1 R пр2;

2016

Важно! При покупке готовой работы

сообщайте Администратору код работы:

147-10-16

Соглашение

* Готовая работа (дипломная, контрольная, курсовая, реферат, отчет по практике) – это выполненная ранее на заказ для другого студента и успешно защищенная работа. Как правило, в нее внесены все необходимые коррективы.
* В разделе «Готовые Работы» размещены только работы, сделанные нашими Авторами.
* Всем нашим Клиентам работы выдаются в электронном варианте.
* Работы, купленные в этом разделе, не дорабатываются и деньги за них не возвращаются.
* Работа продается целиком; отдельные задачи или главы из работы не вычленяются.

С условиями соглашения согласен (согласна)

Цена: 800 р.

Купить эту работу

Скачать методичку, по которой делалось это задание
(0 кб)

Содержание

Задача №5.

На рис.5 приведена схема соединения конденсаторов. Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов Сэкв, общий заряд Q и напряжение на каждом конденсаторе, а также энергию W, запасенную батареей, если известны С₁ =4мкФ; С₂= 3 мкФ; С₃ = 6мкФ; С₄= С₆ =2 мкФ; С₅ = 1мкФ; U₄=20 В

Задача9.

Участки линии передачи l₁=150 и l₂=240 м, изображены на рис.45, выполнены алюминиевыми проводами(), имеющими площадь поперечного сечения S=10мм². Ток потребителей I₁=20 A I₂= 30 A.

Определить сопротивления участков проводов линии R_пр1R_пр2; падение напряжения на каждом участке ; падение напряжения в проводах всей линии _пр .

Задача №14

Разветвленная цепь переменного тока содержит две параллельные ветви (рис.13), сопротивления которых заданы: R₁=15 Ом, R₂=12Ом, X_L₂=20 Ом; X_С2=40Ом; P₁=240 Вт. Определить напряжение цепи, токи в ветвях, токи в неразветвленной части цепи I, активную P, реактивную Q мощности в каждой ветви; активную, реактивную и полную мощности, потребляемые всей цепью. Построить в масштабе векторную диаграмму напряжения и токов и объяснить ее построение. Каким образом в данной цепи можно получить резонанс токов?

Задача №20

Три сопротивлений соединили в треугольник так , как показано на рис.19, и включили в трехфазную цепь с номинальным напряжением U_ном. В фазах нагрузки протекают токи I_AB=5А, I_BC=4А, I_CA=2А . Сопротивление в фазе R_BC=100 Ом. Определить U_{ном ,}X_AB, X_CA и мощности в фазах Q_AB,P_BC, Q_CA Построить векторную диаграмму напряжений и токов, построение диаграммы объяснить. По векторной диаграмме определить линейные токи.

Задача №5.

Трехфазный трансформатор типа ТМ400/6 имеет следующие данные: номинальную мощность = 250 кВА; номинальное напряжение обмоток =6 кВ; =0,4 кВ. Схема соединения обмоток звезда-звезда с нулевым выводом. Коэффициент нагрузки трансформатора составляет =0,8.;потери мощности в стали P_ст = 0,9 кВт; потери мощности в обмотках P_o_.н = 5,5 кВт.

Определить токи в обмотках, коэффициент трансформации К,; действительные токи в обмотках при заданном значении К_н; суммарные потери мощности в трансформаторе при номинальной нагрузке. Начертить электрическую схему соединения обмоток трансформатора.

Задача №9.

Трехфазные асинхронные двигатели используются для работы станков металлообрабатывающего завода. Все двигатели работают в номинальном режиме и подключаются к сети линейным напряжением U_л =380 В, промышленной частоты f=50 Гц. Число полюсов двигателя 2p=8; номинальная мощность P_2н =175кВт; частота вращения ротора n_2н=735 об/мин; скольжение S=2%; КПД-=88%; коэффициент мощности cos=0,91 и КПД-=0,89.

Определить частоту вращения магнитного поля статора n₁;скольжение S_н ; ток двигателя I_1н; номинальный момент вращения М_н; активную мощность потребляемую двигателем из сети P_1н.

Задача №14.

Генератор постоянного тока параллельного возбуждения потребляет от первичного двигателя мощность P_1н=84 кВт; напряжение на зажимах генератора U_н=230 В; сопротивление внешней цепи R_н=0,7 Ом; сопротивление обмотки якоря R_я=0,03 Ом; ток в обмотке возбуждения I_в=10А.

Определить номинальную мощность генератора P_2н; КПД- ; ток, отдаваемый во внешнюю цепь, I _н; ток в обмотке якоря Iя ; потери мощности в обмотках: якоря P_я и возбуждения P_в ; ЭДС генератора — Е. Начертить схему соединений генератора параллельного возбуждения.

Задача №20

Объясните назначение и укажите типы фильтров в схемах выпрямителей переменного тока. Приведите графики выпрямленного напряжения с фильтрами и без них.

Цена: 800 р.

Купить эту работу

Все темы готовых работ →

Другие готовые работы по теме «электротехнические дисциплины»

Самостоятельная работа по электротехнике «Расчет эквивалентной емкости при смешанном соединении конденсаторов»

Самостоятельная работа по электротехнике

Тема: «Электроемкость. Конденсаторы. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов»

1.Как изменится ёмкость плоского конденсатора при увеличении площади пластин (S) в 2 раза?

1. Увеличится в 2 раза

2 .Увеличится в 4 раза

3 .Уменьшится в 2 раза

4.Уменьшится в 4 раза

2.Как изменится ёмкость плоского конденсатора при уменьшении расстояния между пластинами в 3 раза?

1 ,Уменьшится в 3 раза

2 .Увеличится в 3 раза

3 .Увеличится в 9 раз

4 .Уменьшится в 9 раза

3. Емкость конденсатора С=0,15 мкФ в СИ равна.

1. 15х10^-6 ф

2. 0,15х10^-12ф

3. 1,5х10^-9ф

4. 0,15х10 ^-6ф

4.Емкость конденсатора С=0,00015 Ф (в нанофарадах) равна

1 . 1,5х10^-6нф

2 . 0,15х10^-6нф

3 . 1,5х10^-9 нф

4 . 0,15х10 ⁶ нф

5.Определите эквивалентную емкость двух конденсаторов, если С ₁ =С ₂ = 20 мкФ

40 мкф
0,025 мкф
20мкф
10 мкф

6.Определите эквивалентную ёмкость трех последовательно соединенных конденсаторов, если С ₁ =С ₂ =С₃ = 30 мкФ .

90 мкФ
10 мкФ
20 мкФ
120 мкф

7. Как изменится ёмкость батареи конденсаторов, если один из конденсаторов замкнуть накоротко?

1 .Уменьшится

2 .Увеличится

3 . Не изменится

4 .Нет правильного ответа

8.Определите эквивалентную ёмкость трех конденсаторов, если С 1 =С 2 =С3 = 40 мкФ .

1. 90мкФ

2 .120мкФ

3 .20 мкф

4 .3/40 мкф

9. Определите эквивалентную емкость двух последовательно соединенных конденсаторов , если С ₁ =С ₂ = 20 мкФ

1. 40 пФ.

2. 20 мкФ.

3.10 пФ

4. 80 Ф

10. Укажите формулу для определения емкости конденсатора.

1 . C= U х q

2 . C= q / U

3 . C= q х U.

4 . C= U/q

11. Вычислить эквивалентную емкость батареи конденсаторов; напряжение на каждом конденсаторе; общий заряд и заряд на каждом конденсаторе; энергию, накопленную батареей конденсаторов, если напряжение в сети U=20 В а емкость каждого конденсатора равна: С1=120 мкф, С2=280 мкф, С3=16 мкф С4=80мкф С5=70мкф

12. Определить эквивалентную емкость Сэкв батареи конденсаторов, общий заряд Q, напряжение сети U, напряжение и заряд на каждом конденсаторе, если : C1=24 мкФ; С2=С3=8 мкФ; С4=12 мкФ; С5=6 мкФ; напряжение на пятом конденсаторе U5=30 В.

Литература:

1. Немцов М.В. Немцова М.Л. Электротехника и электроника: Учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессиональногообразования. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 480 с.

2. Петленко Б.И., Иньков Ю.М., Крашенинников А.В., и др. Электро-

техника и электроника: Учебник для СПО/ Под редакцией: Инькова Ю.М.– М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 368 с.

3.Полещук В.И. Задачник по электротехнике и электронике: практикум. Учебное пособие для СПО. – М.: Издательский центр «Академия»,2013. – 256 с.

5. .http://www.studfiles.ru.

«Нужно решить практическую работу » — Яндекс.Кью

1.На основе закона Ома для участка однородной цепи, провести расчет значений токов i1 и i2 и падений напряжений UR1, UR2, UR3 на сопротивлениях цепи

E1:1,4В

R1 :0,75кОм

R2: 4,99кОм

R3:2,49кОм

На основе закона Ома для участка однородной цепи, провести расчет значений токов i1, iR2, iR3 и падений напряжений UR1, UR2

значения те же

3. Определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов, соединенных по схеме (рис. 11), при соответствующих положениях ключей (если в таблице стоит значение 0 – ключ разомкнут, 1 – ключ замкнут).

Активен только ключ номер 3

c1:3мкФ

c2:1мкФ

c3:1мкФ

c4:2мкФ

c5:2мкФ

c6:1мкФ

c7:3мкФ

4.Для случая, когда ключи К1, К2 и К3 разомкнуты рисунок от 3 задачи, найти заряды на каждом конденсаторе и общий заряд схемы.

c2:5мкФ

c3:10мкФ

c4:2мкФ

c7:5мкФ

u2:20В

u3:25В

u4:15В

u7:10В

5.Определить общее сопротивление цепи, токи во всех ветвях и напряжения на каждом сопротивлении, если напряжение U=120 В.

Активен ключ k2

r1:1,5 Ом

r2:1 Ом

r3:3Ом

r4:1,5 Ом

r5:6 Ом

r6:3 Ом

r7:3Ом

r8:3Ом

6.Вцепи со смешанным соединением сопротивлений для заданных значений сопротивлений участков, ЭДС, напряжения или тока участка определить ЭДС, токи, напряжения и мощности каждого участка. Составить баланс мощностей.

R1:4Ом

R2:15Ом

R3:4Ом

R4:10Ом

R5:15Ом

Rвн:1Ом

I1 = 25 А

Порядок выполнения расчета

Определяют эквивалентное сопротивление цепи. Для этого выделяют участки, соединенные последовательно или параллельно, заменяют их эквивалентными сопротивлениями. Упрощают электрическую цепь, приводят к простейшему виду с одним сопротивлением.
Определяют токи и напряжения отдельных участков по закону Ома.
Определяют мощности отдельных участков Pn=Un In
Составляют баланс мощностей: Pu= Pвн+ P

где Pвн =Uвн*I=I2*Rвн — мощность потерь внутри источника,

Р= Р1+ Р2+…+ Рn — мощность приемника,

Pu =EI — мощность источника

Обзор методов контроля состояния конденсаторов, используемых в преобразователях силовой электроники

3.2. Методы оценки емкости

В преобразователях переменного тока в переменный в цепи постоянного тока часто используются конденсаторы. В зависимости от применения один или несколько конденсаторов могут быть соединены последовательно или параллельно.

Алгоритм мониторинга для оценки емкости путем подачи тока нулевой последовательности для синхронной машины с постоянными магнитами с открытой обмоткой (СДПМ) предложен в [63].Этот алгоритм мониторинга использует измерения только в период разрядки. Принципиальная схема и эквивалентная схема периода разрядки показаны на рис. Период разрядки определяется производной конденсатора звена постоянного тока vdc’. В начале процесса разрядки конденсатор звена постоянного тока начинает разряжаться через инвертор, когда vdc’ < 0, и прекращает зарядку, когда vdc' > 0. Ток нулевой последовательности подается для управления током разрядного конденсатора, когда машина находится в состоянии покоя.После этого ток разрядки конденсатора оценивается путем отдельного анализа каждой отдельной фазы, и результат получается с использованием теории суперпозиции следующим образом [63]:

icap=(da1U−da2U)×ia+(db1U−db2U)×ib+( dc1U−dc2U)×ic

(12)

где icap, ia, ib, ic, da1U, da2U, db1U, d22U, dc1U и dc2U — ток конденсатора, a — фазный ток, b — фазный ток, c — фазный ток и рабочие циклы. переключателей a1U, a2U, b1U, b2U, c1U и c2U соответственно.(n)LBF(vdc′)]

(13)

где γ(n) и LBF(vdc′) — постоянное регулируемое усиление и производная от vdc после прохождения через фильтр нижних частот (ФНЧ). Упрощение системы управления, достигаемое за счет текущего метода впрыска, является основным преимуществом этого метода; однако этот метод эффективен только тогда, когда машина находится в состоянии покоя [63].

Принципиальная схема синхронной машины с постоянными магнитами (СДПМ): ( a ) принципиальная схема; ( b ) эквивалентная схема в период разряда, когда машина останавливается.

В [68] разработан неинвазивный метод оценки емкости. Только входное напряжение Vin, ток iin и выходной ток iout требуются, считываются и дискретизируются для генерирования сигнала m с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). После этого ток конденсатора оценивается для обнаружения точек пересечения нуля. Таким образом, накопление заряда на конденсаторе между интервалами двух непрерывных точек пересечения нуля может быть оценено и объединено с периодом переключения Ts, чтобы определить чистый текущий заряд на конденсаторе. Точно так же оценивается чистое изменение напряжения, а емкость рассчитывается как отношение чистого текущего заряда к чистому изменению напряжения. Начальное значение емкости сравнивается с расчетной емкостью, чтобы указать состояние работоспособности конденсатора. При использовании этой методики дополнительные датчики для мониторинга состояния здоровья не требуются [68]. Однако использование второй гармоники напряжения конденсатора не подходит для систем без частотных колебаний, таких как преобразователи постоянного тока [71].

А, образующий LC резонанс между конденсатором звена постоянного тока и индуктивностью для оценки состояния конденсатора при остановленном преобразователе, введен в [70]. При переключении биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) конденсатор разряжается через фазы машины (например, A и C ), образуя резонансную сеть LC , как показано на рис. Это приводит к уменьшению напряжения конденсатора и увеличению тока конденсатора. После полного разряда энергии в конденсаторе напряжение на конденсаторе становится равным нулю, а резонансный ток захватывается для обработки данных и медленно падает до нуля. Емкость оценивается по модели многомерной нелинейной регрессии (МНР) [70]:

C=β1×β3V0(β22+β32)

(14)

где β1, β2 и β3 — оценочные переменные резонансного тока, полученные с помощью итеративного алгоритма наименьших квадратов (ILS). Представленный метод позволяет проводить высокоточные оценки для мониторинга емкости, не требуя дополнительных аппаратных средств или ввода сигналов [70].Однако этот подход эффективен только тогда, когда преобразователь находится в режиме покоя, а формирование резонанса LC имеет решающее значение для достижения точной оценки.

Форма LC Резонанс в системе инвертора источника напряжения (VSI).

Многоуровневый модульный преобразователь (MMC) — это новая топология для высоковольтных и мощных приложений, которая вызвала значительный интерес благодаря своим преимуществам, таким как модульность, масштабируемость, низкая сложность изготовления и высокая эффективность. MMC состоит из нескольких субмодулей (SM), которые могут включать полумостовые (HB) преобразователи или полномостовые (FB) преобразователи, как показано на рис. Каждый субмодуль (СМ) имеет свой конденсатор для фильтрации и накопления энергии; поэтому из-за большого количества конденсаторов, используемых в MMC, обеспечение надежности в этой системе имеет решающее значение. Поэтому необходим контроль исправности этих конденсаторов для поддержания стабильной и безопасной работы ММС.

Топология модульного многоуровневого преобразователя (MMC) с полумостовой и полномостовой конфигурациями.

В [72,73] предложены оценки емкости на основе эталонного субмодуля (RSM) для MMC с FB и HB SM соответственно. В качестве RSM выбирается SM, который имеет наибольшую емкость среди SM мониторинга (SM1-SMN) в плече. Остальные СД отсортированы по возрастанию напряжения конденсатора. В последующем оценивается емкость каждого СД по разнице напряжений конденсаторов СД и контрольного СД [73]:

где ∆vRSM и ∆vi – значения пульсаций напряжения РСМ и контрольного напряжения СД соответственно. Метод RSM обеспечивает эффективное решение для контроля емкости конденсатора, не требуя дополнительного оборудования [73]. Надежность метода RSM в основном основана на правильном выборе RSM; таким образом, необходим точный процесс отбора.

В [75,76] СМ от работающего ММС был изолирован, и кривая напряжения конденсатора в процессе разрядки использовалась для получения состояния работоспособности конденсатора. Во время процесса разрядки, показанного на , переключатель S2 находится в состоянии ON, а переключатель S1 — в положении OFF.Таким образом, конденсатор разряжается только через продувочный резистор Rb, который поглощает энергию конденсатора, когда СД не работает. Состояние конденсатора можно контролировать по уменьшению времени разряда следующим образом [76]:

где t0,368 — время разряда, когда напряжение конденсатора vi уменьшается от начального значения vi_0 до 0,368vi. Повторное подключение СМ к ММС происходит при напряжении конденсатора ниже 0,368vi. Состояние конденсаторов оценивается с использованием того же процесса для остальных SM в MMC. Этот метод контролирует конденсатор SM, не требуя сложных вычислений или требуя тока плеча или текущего состояния переключения. Однако изоляция СМ от работающей ММС может привести к увеличению электрических напряжений, действующих на остальные СМ; это также может привести к негативному влиянию на выходное напряжение и ток при отсутствии избыточных СМ или при недостаточном количестве СД [76].

Рабочие цепи субмодуля (СМ) ( и ) резисторно-конденсаторная ( RC ) цепь разряда; ( b ) эквивалентная схема в режиме разряда.

3.3. Методы оценки ESR и емкости

В [43,44,45] предложены методы онлайн-мониторинга для понижающего преобразователя. Основное преимущество этих методов заключается в том, что вместо измерения конденсаторов тока и напряжения необходимо измерять только два значения напряжения конденсатора в два конкретных момента в течение периода переключения. Путем анализа напряжения пульсаций конденсатора расчетные модели ESR и C в [43,44] построены как

СОЭ=2Lfs{[vo(0)−Vo]+2(2D−1)(2−D)×[vo(ДЦ2−Vo)]}Vo(D−1)

(17)

C =Vo(2−D)(1−D)24Lfs2[Vo−vo(ДЦ2)]

(18)

где L, fs, Vo, D, Ts — индуктивность, частота переключения, выходное напряжение, коэффициент заполнения и цикл переключения соответственно.

В [43], где схема запуска формирует сигналы запуска в моменты 0 и ДЦ/2 с использованием ШИМ-сигнала от блока управления. АЦП в микроконтроллерном блоке (MCU) анализирует пульсации выходного напряжения после извлечения и усиления их с помощью изолированного усилителя; это извлечение и усиление выполняется при первом появлении сигналов запуска, когда активен захват импульсов. Комбинируя сигналы частоты переключения и коэффициента заполнения, полученные от триггерной схемы, получают расчетные модели ESR и C , а конечный результат отображается в режиме реального времени.Эти методы предлагают решение для мониторинга состояния без использования датчиков тока. Однако эти методы эффективны только в ССМ понижающих преобразователей [43].

Несколько существующих методов для понижающих преобразователей [38,43,44] позволяют применять повышающие преобразователи [39,51,52]. Методы контроля обратноходового преобразователя и изолирующего преобразователя постоянного тока предложены в [54, 55, 56]. Подходы в [43,44] также адаптированы для обратноходовых преобразователей в [54,55]. Отличием этого метода от предыдущих является увеличение количества точек дискретизации и применение алгоритма наименьших квадратов для снижения измеряемого шума.Преимущества и недостатки аналогичны предыдущим методам, т. Е. Хотя схема мониторинга требует только измерения сигнала напряжения, она эффективна в CCM [54] или DCM [55].

В [46] предложен метод наблюдателя за состоянием конденсаторов. Инжекция напряжения, которая представляет собой низкочастотный сигнал, такой как прямоугольная волна 100 Гц, используется, чтобы избежать необходимости в дополнительном оборудовании. Из-за введенного сигнала напряжения изменение напряжения на конденсаторе больше; следовательно, его можно взять с помощью обычного датчика напряжения и устройств обработки.Наблюдатель состояния используется для оценки напряжения на конденсаторе. После этого ESR и C могут быть получены и отрегулированы в соответствии с разницей между расчетным напряжением и фактическим значением напряжения; это продолжается до тех пор, пока разница не достигнет нуля. Этот метод обеспечивает высокую точность оценки состояния конденсатора, не требуя дополнительного оборудования [46]. Однако подача низкочастотного сигнала напряжения приводит к увеличению пульсаций напряжения, что требует конденсатора большей емкости; это увеличивает размер и стоимость преобразователя.

Упрощенный метод обнаружения изменений ESR и емкости конденсатора предложен в [50]. Напряжение и ток конденсатора измеряются и пропускаются через ППФ с диапазоном частот в области преобладания ESR или емкости. Выходные сигналы BPF постоянно подвергаются вычислению среднеквадратичного значения (rms). После этого используются автоматические регуляторы усиления для получения соотношения напряжения пульсаций конденсатора и тока конденсатора, т.е.е., импеданс конденсатора, который примерно равен ESR или емкостному импедансу в зависимости от частотного диапазона ППФ. ESR и емкостное сопротивление XC конденсатора оцениваются с использованием уравнений (2) и (7). Таким образом, эта схема обеспечивает высокую точность оценок с использованием несложного алгоритма [50]. Однако этот метод требует дополнительного оборудования, такого как датчики тока конденсатора, что увеличивает размер и стоимость преобразователя.

В методике [53] учитывается падение напряжения на конденсаторе, необходимое для улучшения ESR и точности оценки емкости.В импедансе конденсатора доминирует ESR , когда рабочая частота составляет от десятков до сотен килогерц, а ESR обычно оценивается с помощью уравнения (2). Однако падение напряжения на конденсаторе не учитывалось в предыдущих подходах [23,32,33], что могло привести к ошибкам оценки ESR . Предлагаемая методика учитывает падение напряжения на конденсаторе для оценки ESR и емкости. Однако наличие датчиков TMR приводит к увеличению размера, стоимости и потерь мощности системы.

В [64] предложена методика контроля состояния конденсаторов звена постоянного тока ШИМ-преобразователей AC–DC–AC средней и большой мощности на основе проектируемой переменной электрической сети (ВЭН). Несколько конденсаторов соединены последовательно в виде конденсаторной батареи для поддержания необходимого напряжения в звене постоянного тока. Балансные резисторы Rj включены параллельно конденсаторам, чтобы поддерживать одинаковые напряжения на каждом конденсаторе. Единые ВЭН состоят из двух марок Х1 и Х2; каждая марка состоит из переключателя и резистора.Оценка параметров конденсатора проводится в период останова. MCU управляет ВЭНами и рассчитывает параметры конденсатора. В период отключения конденсаторы звена постоянного тока изолируются как от нагрузки, так и от источника, а затем разряжаются через ВЕН. Период разрядки делится на три интервала (T0,T1,T2). В первом интервале оба переключателя G1 и G2 выключены; таким образом, конденсаторы разряжаются только через балансировочные резисторы. На втором интервале симметрирующие резисторы и марки Х1 разряжаются при включении ключа Г1.В течение третьего интервала балансировочные резисторы и марки Х2 разряжаются, когда состояние переключателя G2 включено, а состояние переключателя G1 выключено. Каждый разрядный интервал имеет разную постоянную времени (τ0,τ1,τ2), и постоянные времени (τ1,τ2) можно оценить, используя разрядное напряжение во втором и третьем интервалах. Таким образом, емкость и ESR можно оценить как [64]:

где RX1 и RX2 — сопротивления марок X ₁ и X ₂ соответственно.Предлагаемый метод контролирует состояние конденсаторов, не требуя информации о токе конденсатора, что предотвращает шум от измерений или конкретных требований, таких как полоса пропускания и скорость частотной характеристики. Однако метод эффективен только в период останова [64], а наличие ВЭНов увеличивает массу, объем и стоимость преобразовательной системы.

Метод мониторинга состояния однофазных солнечных инверторов предложен в [66,67]. Гармоники различных порядков (только нечетные, от третьего до одиннадцатого порядка), которые составляют всего 4% от общего номинального тока сетки преобразователя, вводятся, и фиксируются выборки напряжения конденсатора и выходного тока. Затем ток конденсатора оценивается с использованием соотношения между выходным током и состояниями переключения преобразователя. После этого среднеквадратичное значение импеданса конденсатора вычисляется с использованием тока и напряжения конденсатора после прохождения через полосовой фильтр. Используя алгоритм наименьшего среднего квадрата (LMS) для оценки ESR и емкости конденсатора и сравнивая его с начальными значениями конденсатора при текущей рабочей температуре, можно определить состояние работоспособности системы.Преимущество заключается в том, что для этого метода мониторинга требуются только существующие датчики, а также учитывается эффект изменения температуры. Однако этот подход применим только ночью, когда солнечные батареи не генерируют напряжение; также требуется инжекция гармонического тока [67].

Основная функция инвертора заключается в преобразовании сигналов постоянного тока в однофазный или трехфазный сигнал переменного тока с переменной амплитудой и частотой и наоборот, чтобы функционировать как выпрямитель. Один конденсатор или группа конденсаторов часто используются в качестве фильтров на стороне постоянного тока.Следовательно, мониторинг состояния конденсаторов необходим для поддержания высокопроизводительных преобразователей. При использовании одной или нескольких конденсаторных батарей методы мониторинга с использованием датчика тока конденсатора для оценки состояния отдельных конденсаторов не могут быть применены из-за увеличения требуемых датчиков тока, что приводит к увеличению веса, объема и стоимости батареи. система. Методика контроля состояния отдельных конденсаторов в батарее предложена в [69]. Конфигурация схемы представлена в .Как показано на рисунке, батарея конденсаторов размещена между солнечной панелью и преобразователем для ослабления пульсаций тока, вызванных переключением преобразователя и колебаниями источника переменного тока. Эта схема контроля состоит из различных этапов: (1) калибровка конденсатора при первом запуске; (2) оценка тока конденсатора; (3) оценка внутренней температуры конденсатора; (4) оценка деградации конденсатора; (5) оценка параметров конденсаторной батареи; и (6) обновление модели конденсатора. Этап начальной калибровки используется для калибровки исходного ESR и значений емкости при первом запуске преобразователя. Второй этап оценивает ток конденсатора на основе соотношения между входным и выходным токами и состояниями переключения преобразователя. После этого температура ядра конденсатора оценивается с использованием уравнений теплового потока на третьем этапе. Впоследствии деградация отдельных конденсаторов оценивается с использованием модели, основанной на физике отказа (PoF).Таким образом, параметры конденсатора в [ n +1]-й момент времени выражаются как [69]:

Ci[n+1]=CT[n]×C0i×(1−αi[n])

(21)

СОЭi[n+1]=СОСО[n]×СОЭ0i×eβi[n]

(22)

где C0i и ESR0i, CT и ESRT, а αi и βi — начальная емкость и значения ESR конденсатора i -го при температуре окружающей среды, значения емкости и ESR конденсатора i -го при температуре ядра , а переменные, зависящие от температуры и времени, соответственно. При отсутствии вышедшего из строя конденсатора выполняется следующий этап. На основе оцененных емкостей и ESR с отдельных конденсаторов рассчитываются емкость и ESR конденсаторной батареи. На заключительном этапе параметры банка обновляются и сравниваются с фактическими параметрами. На основе ошибки между расчетными и фактическими параметрами коэффициенты деградации обновляются с использованием алгоритма расширенного фильтра Калмана (EKF). Этот метод не требует дополнительных датчиков для каждого конденсатора в батарее; необходимые измерения могут быть реализованы с использованием существующих датчиков.Однако измерения и калибровка отдельных конденсаторов на первом этапе могут быть затруднены из-за большого количества конденсаторов [69].

Однофазная фотоэлектрическая (PV) система с конденсаторной батареей.

Техника сортировки также применяется в [74] для сортировки СМ, который имеет наибольшее ESR или наименьшее значение емкости в каждом плече MMC. Процесс сортировки основан на соотношении между энергией и ESR , а также током и емкостью каждого СМ; выражается как [74]:

Ki=2πESRiω1(1+2Ui_2f2Ui_1f)

(23)

где ω1, Ii_1f, Ui_1f и Ui_2f — основная угловая частота, амплитуда основной составляющей тока конденсатора и амплитуды основной и второй составляющих напряжения конденсатора соответственно.Ki и Ii_1f пропорциональны ESR и емкости. Сначала сортируется СМ с наибольшим Ki или наименьшим Ii_1f, а параметры оцениваются на основе методов мониторинга, описанных в [41,77]. С помощью этого процесса сортировки упрощается контроль состояния MMC, оснащенного многочисленными конденсаторами. Однако оценка емкости путем подачи переменного тока в петлю циркулирующего тока может вызвать нежелательные помехи.

Как преобразовать мкФ конденсатора в кВАр и наоборот?

Как преобразовать кВАР конденсатора в мкФ и наоборот для улучшения коэффициента мощности?

Преобразование кВАр в мкФ и мкФ в кВАр

В следующем простом учебном пособии по расчетам показано, как рассчитать и преобразовать требуемое значение конденсаторной батареи в микрофарадах, а затем преобразовать в кВАр и наоборот . Мы будем использовать три простых метода для преобразования конденсаторных квар в мкФ с и преобразования микрофарад в кВАр.

Давайте посмотрим на следующие примеры, которые показывают, как найти и преобразовать значение требуемой батареи конденсаторов как в кВАр, так и в микрофарадах, что применимо при расчете улучшения коэффициента мощности и определении размера батареи конденсаторов.

Похожие сообщения:

Пример 1:

A Одна фаза 400 В, 50 Гц, двигатель потребляет ток 50 А при P.F (коэффициент мощности) 0,6. Коэффициент мощности двигателя необходимо повысить до 0,9, подключив параллельно ему конденсатор. Рассчитайте требуемую емкость конденсатора как в кВАр, так и в фарадах.

Решение:

Рассчитать и преобразовать квар в микрофарадах

(1) Чтобы найти требуемую емкость емкости в кВАр и преобразовать ее в микрофарады для улучшения коэффициента мощности с 0,6 до 0,9 (три метода)

Решение №1 (простой метод с использованием таблицы)

Вход двигателя = P = V x I x Cosθ

= 400 В x 50 А x 0. 6

= 12 кВт

Из таблицы множитель для улучшения PF с 0,60 до 0,90 равен 0,849

Конденсатор, требуемый кВАр для улучшения коэффициента мощности с 0,60 до 0,90

Требуемая емкость конденсатора, квар = кВт x Табличный множитель 0,60 и 0,90

= 12 кВт х 0,849

= 10,188 кВАр

Решение № 2 (Классический метод расчета)

Вход двигателя = P = V x I x Cosθ

= 400 В x 50 А x 0,6

= 12 кВт

Фактический стр.F = Cosθ ₁ = 0..6

Требуемый коэффициент мощности = Cosθ ₂ = 0,90

θ ₁ = Cos ^-1 = (0,60) = 53°,13; Tan θ ₁ = Tan (53°,13) = 1,3333

θ ₂ = Cos ^-1 = (0,90) = 25°,84; Tan θ ₂ = Tan (25°,50) = 0,4843

Конденсатор, требуемый кВАр для улучшения коэффициента мощности с 0,60 до 0,90

Требуемая мощность конденсатора квар = P в кВт (Tan θ ₁ – Tan θ ₂ )

= 12кВт (1. 3333– 0,4843)

= 10,188 кВАр

Решение № 3 (с использованием калькулятора мкФ в квар)

Вы можете напрямую использовать калькулятор преобразования фарад и микрофарад в кВАр.

Похожие сообщения:

(2) Чтобы найти требуемую емкость емкости в микрофарадах и преобразовать мкФ конденсатора в кВАр, чтобы улучшить коэффициент мощности с 0,6 до 0,9 (три метода)

Решение №1 (простой метод с использованием таблицы)

Мы уже рассчитали требуемую емкость конденсатора в кВАр, поэтому мы можем легко преобразовать ее в фарады, используя эту простую формулу

Требуемая емкость конденсатора в фарадах/микрофарадах

C = кВАр / (2 π f В ² ) в микрофарадах

Ввод значений в приведенную выше формулу

= (10.188 кВАр) / (2π x 50 Гц x 400 ² В)

= 2,0268 х 10 ^-4

= 202,7 х 10 ^-6

= 202,7 мкФ

Решение № 2 (Классический метод расчета)

кВАр = 10,188 … (i)

Мы это знаем;

I _С = В/Х _С

Тогда как X _C = 1/2π x f x C

I _C = V / (1/2π x f x C)

I _C = V x 2π x f x C

= (400 В) x 2π x (50 Гц) x C

I _С = 125663. 7 х С

А,

кВАр = (В x I _C ) / 1000 … [кВАр = (V x I) / 1000 ]

= 400 х 125663,7 х С

I _С = 50265,48 х С … (ii)

Приравнивая уравнения (i) и (ii), мы получаем,

50265,48 х С = 10,188С

С = 10,188 / 50265,48

С = 2,0268 х 10 ^-4

С = 202,7 х 10 ^-6

С = 202,7 мкФ

Решение № 3 (с использованием калькулятора квар в мкФ)

Вы можете использовать калькулятор преобразования квар в фарад и микрофарад.

Конденсатор мкФ в кВАр и кВАР в мкФ Формула преобразования

Следующие формулы используются для расчета и преобразования конденсатора квар в фарад и наоборот

Требуемая емкость конденсатора в фарадах/микрофарадах.

Преобразование кВАр конденсатора в фарады и микрофарады

C = кВАр x 10 ³ / 2π x f x В ²
С = 159. 155 x Q в кВАр / f x В ² в фарадах
C = KVAR x 10 5 9 / (2π x F x V ²) … в микрофараде
C = 159,155 x 10 ⁶ x Q в кВАр / f x В ² 9 Microfar 0 0 …

Требуемая емкость конденсатора в кВАр

Преобразование емкостных фарад и микрофарад в ВАр, кВАр и МВАР.

VAR = C X 2π x x V ² x 10 ^-6 … var
ВАр = C в мкФ x f x В ² / (159,155 x 10 ³ ) 9 0
квар = C x 2π x f x В ² x 10 ^-9
квар = C в мкФ x f x В ² ÷ (159. 155 x 10 ⁶ ) … в кВАр
МВАР = C x 2π x f x В ² x 10 ^-12
В

Где:

Похожие сообщения:

Использование LTspice для характеристики конденсаторных батарей

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, но другие являются необязательными для функциональных действий.Сбор данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы убедиться, что вы получаете наилучшую производительность и функциональность, которые может предоставить наш сайт. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить. Принять и продолжить. com или конкретные предлагаемые функции. Они либо служат единственной цели осуществления сетевой передачи, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуги, явно запрошенной вами.

Аналитические/производительные файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам проводить веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и просмотр того, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, гарантируя, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши услуги менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые/профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и/или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы перешли.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам для этой цели.

Отказ от файлов cookie

Блоки конденсаторов в системе питания (часть третья)

Блоки конденсаторов низкого напряжения

Продолжение части второй – Блоки конденсаторов в системе питания (часть вторая)

Максимально допустимый ток

Блоки конденсаторов 90 для непрерывной работы при среднеквадратичном токе 1.30-кратный ток, возникающий при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, исключая переходные процессы. С учетом допусков по емкости 1,1 CN максимально допустимый ток может составлять до 143 IN.

Эти коэффициенты перегрузки по току предназначены для учета комбинированного воздействия гармоник и перенапряжений до 1,10 UN включительно в соответствии со стандартом IS 13340. устройство.Разрядное устройство должно снижать остаточное напряжение от пикового значения номинального UN до 50 В и менее в течение 1 мин после отключения конденсатора от источника питания. Между конденсаторным блоком и разрядным устройством не должно быть выключателя, предохранителя или любого другого изолирующего устройства.

Разрядное устройство не заменяет короткое замыкание клемм конденсатора между собой и на землю перед работой.

, где:

T = Время для выделения от ООН JR до UR (S),
R = равных устойчивости к разгрузку
C = Номинальная емкость (PF) на фазу,
U _N = номинальное напряжение блока (В),
U _R = допустимое остаточное напряжение согласно IS13340

Конфигурация конденсаторной батареи

Батарея конденсаторов, соединенных треугольником, обычно применяется для классов напряжения 2400 вольт или меньше.

В трехфазной системе для получения той же реактивной мощности при соединении по схеме «звезда» требуется конденсатор с емкостью, в три раза превышающей емкость конденсатора при соединении по схеме «треугольник». Кроме того, конденсатор с соединением по схеме «звезда» подвергается напряжению на √3 меньшему, и через него протекает ток на √3 выше, чем при подключении конденсатора по схеме «треугольник».

для трехфазных звездных соединений

емкость конденсатора банка C = Q _C / (2πF _R U _R ²)
Номинальный ток компонентов I _RC = 2πF _R CU _r / √3
Линейный ток I = I _RC

Трехфазное соединение треугольником

Емкость батареи конденсаторов C = Q _c / (2πF _r U

7 8,5 r _{3)
Номинальный ток компонентов I _RC = 2πF _R CU _R CU _R _R
Line Ток I = I _RC / √3}

Где

U _R = номинальное напряжение, которое конденсатор должен выдерживать неограниченное время;
F _r = номинальная частота
Q _c = обычно выражается в кВАр ( реактивная мощность конденсаторной батареи)

При определении размера конденсаторной батареи необходимо проверить на любой шине повышение напряжения из-за установки конденсаторов при полной и малой нагрузке. Рекомендуется ограничить рост напряжения максимум 3% от напряжения на шине в условиях легкой нагрузки. Повышение напряжения из-за установки конденсатора можно определить по следующему выражению.

Падение/повышение напряжения из-за переключения

Включение или выключение большого блока нагрузки вызывает изменение напряжения. Приблизительное значение можно оценить по формуле:

Изменение напряжения ≅ нагрузка в МВА/уровень отказа в МВА

Переключение конденсаторной батареи вызывает изменение напряжения, которое можно оценить по формуле:

Изменение напряжения ≅ конденсаторной батареи Рейтинг в MVA / Системное неисправность Уровень в MVA

% V _C =% изменение напряжения или подъем из-за конденсатора
% x =% реактивность оборудования E .г. Трансформатор

Если конденсаторная батарея подключена ЗВЕЗДОЙ, то требуемое значение С будет выше по сравнению со значением С при соединении ТРЕУГОЛЬНИКОМ для того же значения требуемой кВАр. Более высокое значение C вызовет более высокий рост напряжения в системе, что приведет к нежелательному отключению оборудования, снабженного защитой от перенапряжения.

Общепринятой практикой является оставлять батареи конденсаторов, соединенные звездой, незаземленными (есть отдельные причины для того, чтобы оставить их незаземленными), когда они используются в системе, или использовать батареи, соединенные треугольником, чтобы предотвратить попадание токов третьей гармоники в энергосистему через заземленная нейтраль.

Большие батареи конденсаторов могут быть соединены звездой без заземления, звездой с заземлением или треугольником. Однако незаземленное соединение звездой предпочтительнее с точки зрения защиты. Для незаземленной системы STAR с параллельным подключением одиночных конденсаторных блоков по напряжению фаза-нейтраль ток короткого замыкания через любой входной предохранитель или выключатель конденсаторной батареи ограничивается конденсаторами в двух здоровых фазах. Кроме того, для незаземленной батареи отсутствует путь заземления для гармонических токов.

Однако для батарей, соединенных звездой или треугольником, ток короткого замыкания может достигать полного значения короткого замыкания в системе, поскольку исправные фазы не могут ограничивать ток.

Расстройка батарей конденсаторов

На промышленных предприятиях, содержащих конденсаторы для коррекции коэффициента мощности, гармонические искажения могут увеличиваться из-за взаимодействия между конденсаторами и рабочим трансформатором. Это называется гармоническим резонансом или параллельным резонансом. Важно отметить, что конденсаторы сами по себе не являются основной причиной гармоник, а только усугубляют потенциальные гармонические проблемы.Часто проблемы, связанные с гармониками, не проявляются до тех пор, пока не будут применены конденсаторы для коррекции коэффициента мощности.

В расстроенных системах реакторы устанавливаются последовательно с конденсаторами и предотвращают возникновение резонанса за счет смещения резонансной частоты конденсатора/сети ниже первой доминирующей гармоники (обычно 5-й).

Полное сопротивление конденсатора уменьшается с увеличением частоты. Способность конденсатора подавлять гармоники уменьшается с увеличением частоты. Это обеспечивает путь с низким импедансом для гармонических токов.Эти гармонические токи, добавленные к основному току конденсаторов, могут вызвать опасные перегрузки по току на конденсаторе. Каждая гармоника тока вызывает падение напряжения на конденсаторе. Это падение напряжения добавляется к основному напряжению. Таким образом, при наличии гармоник рекомендуется конденсатор с более высоким номинальным напряжением. Это перенапряжение может быть намного выше допустимого значения 10% при наличии резонанса.

Другим важным аспектом является резонанс, который может возникнуть, когда p.f. конденсаторы образуют последовательный или параллельный резонансный контур с сопротивлением питающего трансформатора.Если резонансная частота этого LC-контура совпадает с одной из присутствующих гармоник, амплитуда гармонического тока, протекающего через LC-контур, увеличивается в несколько раз, повреждая конденсаторы, питающий трансформатор и другие элементы сети.

Меры предосторожности при включении конденсаторной батареи

Убедитесь, что система имеет достаточную нагрузку. Нормальный ток конденсатора, который должен быть включен при напряжении 440 вольт, составляет, скажем, 100 ампер. Поэтому минимальный ток нагрузки, при котором должен включаться конденсатор, составляет 130-150 ампер.

Если один блок конденсаторов уже включен, а второй блок должен быть добавлен, то минимальный ток нагрузки на эту шинную систему должен быть равен или превышать суммарный ток конденсаторов двух блоков не менее чем в раз 1,35 до 1,5 .

После отключения конденсатора – подождите не менее одной минуты перед включением. Заземляйте все клеммы под напряжением только после ожидания в течение одной минуты, прежде чем прикасаться к ним гаечным ключом и т. д. Несоблюдение вышеуказанных мер предосторожности может привести к опасным ситуациям как для оборудования, так и для персонала.

Отключить конденсаторы при недостаточной нагрузке. Это ОБЯЗАТЕЛЬНО. Если конденсаторы остаются включенными при отсутствии нагрузки или при меньшей нагрузке, то коэффициент мощности увеличивается, и напряжение системы увеличивается, что может привести к повреждению конденсаторов, а также другого электрического оборудования и серьезным помехам.)

Если сетевые напряжения больше номинального напряжения конденсатора, то не включайте конденсаторы. По мере увеличения нагрузки напряжение в сети падает.Только после этого включите конденсаторы.

Работа конденсаторной батареи и корреляция с гармониками в системе

Гармоники можно уменьшить, ограничив нелинейную нагрузку до 30% от максимальной мощности трансформатора. Делая это, мы гарантируем, что система питания не превысит уровень искажения напряжения 5% стандарта IEEE 519. Однако при установленных конденсаторах коррекции коэффициента мощности могут возникнуть условия резонанса, которые потенциально могут ограничить процент нелинейных нагрузок до 15% от мощность трансформатора.

Используйте следующее уравнение, чтобы определить, может ли возникнуть резонансное условие распределения:

F _R = √kva _RC / KVA _RC

где

F _R = резонансная частота, кратная основной частоте
кВА _SC = ток короткого замыкания в точке исследования
кВА _RC = номинал конденсатора при напряжении сети

Если F Rs или _{7 близко к характерной гармонике, такой как 5-я или 7-я, существует вероятность возникновения резонансного состояния.Почти все проблемы с гармоническими искажениями возникают, когда частота параллельного резонанса близка к пятой или седьмой гармонике, так как это наиболее мощные гармонические составляющие тока. Стоит также оценить одиннадцатую и тринадцатую гармоники.}

Истинный и рабочий коэффициент мощности, особенно в отношении приводов с регулируемой скоростью?

Коэффициент мощности приводов с регулируемой скоростью – для шестиступенчатых инверторов и инверторов с источником тока коэффициент мощности будет определяться типом используемого внешнего интерфейса. Когда используются SCR, коэффициент мощности будет относительно низким на пониженных скоростях. Когда используются диоды с прерывателем постоянного тока, коэффициент мощности будет таким же, как у ШИМ-инвертора, который относительно высок (близок к единице) на всех скоростях.

Истинный коэффициент мощности представляет собой отношение фактической мощности, используемой в киловаттах (кВт), к общему количеству киловольт-ампер. Коэффициент мощности смещения является мерой фазового смещения между напряжением и током на основной частоте. Истинный коэффициент мощности включает влияние гармоник напряжения и тока.Коэффициент мощности смещения можно скорректировать с помощью конденсаторных батарей. Преобразователи частоты имеют различные характеристики коэффициента мощности смещения в зависимости от типа выпрямителя.

Приводы с регулируемой скоростью типа PWM используют диодный мостовой выпрямитель и имеют коэффициент мощности смещения, очень близкий к единице. Однако гармонические искажения входного тока могут быть очень высокими для этих приводов с регулируемой скоростью, что приводит к низкому фактическому коэффициенту мощности. Истинный коэффициент мощности составляет примерно 60%, несмотря на то, что коэффициент водоизмещающей мощности очень близок к единице.Истинный коэффициент мощности в этом случае может быть существенно улучшен за счет применения входных дросселей или трансформаторов, уменьшающих искажения тока.

Батареи конденсаторов не обеспечивают улучшения коэффициента мощности для этого типа приводов с регулируемой скоростью и могут ухудшить коэффициент мощности за счет увеличения уровней гармоник.

Соединение конденсаторов звездой и треугольником – помехи напряжения

Силовые конденсаторы в 3-фазных батареях конденсаторов соединены либо треугольником, либо звездой (звездой).Между этими двумя типами соединений существуют различия в их применении, номинальной мощности, обнаружении неисправных конденсаторов и т. д. В этой статье обсуждается разница между конденсаторами, соединенными звездой и треугольником, и преимущества батареи конденсаторов, соединенных звездой и треугольником.

Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета эффективных квар, вырабатываемых конденсатором при соединении треугольником или звездой.

Высоковольтные конденсаторы

Блок конденсаторов Delta Connected

Конденсаторы

, соединенные треугольником, чаще всего используются при низком напряжении, хотя их можно применять и при более высоких напряжениях.К каждому конденсатору будет приложено полное межфазное напряжение на его клемме. Почему низковольтные конденсаторные батареи соединены треугольником? Помните, что генерируемое значение кВАр зависит от квадрата приложенного напряжения. Формула для реактивной мощности, генерируемой в конденсаторной батарее, определяется как:

Соединение батареи конденсаторов по схеме треугольника дает большую реактивную мощность по сравнению с соединением по схеме звезда. Это связано с тем, что при соединении звездой к конденсатору прикладывается только линейное напряжение нейтрали, а в случае соединения треугольником применяется полное межфазное напряжение.

Соединение конденсаторов треугольником

Для соединения конденсаторов треугольником требуются две втулки. Поскольку соединение с землей отсутствует, конденсаторная батарея не может быть «приемником» каких-либо токов заземления или токов нулевой последовательности . Отдельные ветви конденсатора, соединенного треугольником, должны быть защищены от межфазного короткого замыкания с помощью токоограничивающего предохранителя.

Блок конденсаторов Star Connected

При соединении звездой напряжение на каждом конденсаторе в 1/sqrt(3) больше межфазного напряжения. Следовательно, произведенная VAR также будет соответственно меньше по сравнению с соединением треугольником . Соединение звездой в основном используется в системах среднего напряжения (> 1 кВ). Одним из основных преимуществ использования соединения по схеме «звезда» является то, что конденсатор должен быть рассчитан только на напряжение системы «фаза-нейтраль» по сравнению с номинальным напряжением «фаза-фаза» в системе треугольника . Таким образом, отдельные конденсаторы среднего напряжения будут подвергаться нагрузке только при более низком уровне напряжения, что продлит срок их службы. Существуют и другие преимущества использования соединения звездой на конденсаторах среднего напряжения.Существует два основных типа соединения звездой:

Заземленная звезда (звезда)

В заземленном соединении звездой или звездой нейтральная точка блока надежно заземлена (заземлена). Это означает, что нейтраль не требуется изолировать до полного уровня BIL системы. Следовательно, при использовании этого соединения может быть реализована некоторая экономия средств. Кроме того, переходное восстанавливающееся напряжение (TRV) в этом случае может быть менее серьезным. Неисправность на одной фазе конденсаторной батареи не приведет к повышению напряжения на других исправных ветвях батареи.Как показано ниже, неисправность конденсатора фазы B не приведет к повышению напряжения на других исправных фазах.

Соединение конденсатора с заземлением звездой

Недостаток заземленного соединения «звезда» заключается в том, что заземленная нейтраль может пропускать токи заземления и гармонические токи нулевой последовательности . Это может вызвать помехи для телефона. Кроме того, заземленная батарея звезды также будет способствовать току короткого замыкания в системе во время замыкания фазы на землю. Из-за заземленного соединения может протекать большой ток между фазой и землей, когда конденсатор не заземляется.Это требует использования токоограничивающих предохранителей для этого приложения.

Незаземленная звезда (звезда)

При незаземленном соединении звездой нейтраль конденсаторной батареи , а не , соединенная с землей. Следовательно, это соединение не допускает протекания токов заземления и гармонических токов нулевой последовательности. При замыкании фазы на землю в системе незаземленная группа звезд не будет вносить ток замыкания.

Недостаток этого подключения заключается в том, что нейтраль батареи должна быть полностью изолирована от межфазного напряжения системы.Нейтральная точка может находиться на межфазном потенциале во время коммутационного действия или во время неисправности. Для банков выше 15 кВ это может дорого обойтись.

Еще одним недостатком такого подключения является то, что при выходе из строя конденсатора на одной фазе смещается нейтраль. Напряжение на неповрежденных (исправных) фазах поднимется до полного межфазного потенциала. Ток через исправные конденсаторы достигает 1,732 pu, а максимальный ток на неисправной фазе будет 3 pu. Такое увеличение напряжения и тока в банке могло привести к дополнительным отказам.

Как показано ниже, неисправность конденсатора фазы B приведет к повышению напряжения в 1,732 (кв. 3) от номинального линейного напряжения до напряжения нейтрали, которое является полным межфазным напряжением на других исправных фазах. Таким образом, исправные конденсаторы будут подвергаться перенапряжению, и релейная защита должна будет быстро устранить неисправность, чтобы предотвратить повреждение исправных конденсаторов.

Звезда незаземленного соединения конденсатора

Существуют и другие варианты этого соединения, такие как незаземленная разъемная звезда и заземленная разъемная звезда .

Дополнительное чтение:

кВАр в Ампер Расчет

Калькулятор преобразования треугольника в звезду

Векторная диаграмма соединения звездой и треугольником