3. Симметрирование однофазных нагрузок в трёхфазных сетях.
Цель работы: определение структуры, параметров и математическое моделирование схемы симметрирования однофазной нагрузки.
Порядок выполнения работы
Среди многочисленных несимметричных потребителей с низким коэффициентом мощности одними из главных, как по численности так и по мощности, являются однофазные индукционные печи.
Обычно
индуктивная мощность
системы индуктор – нагреваемое изделие
в таких печах значительно больше активной
и естественный коэффициент мощности
находится в пределах
.
С целью его повышения параллельно
индуктору с полной мощностью
подключают батареи компенсирующих
конденсаторов. Исходные данные для
расчёта приведены в таблице.
-
,
Гц
,
В, кВА
50
200
50
0,2
50
300
400
0,12
50
100
20
0,15
50
400
600
0,17
Здесь
- частота сети;
- линейное напряжение подключения
индуктора;
- коэффициент мощности индукционной
печи.
Определяем параметры симметрирующих элементов. Активная мощность индукционной печи
. (1.1)
Реактивная мощность индукционной печи
. (1.2)
Тангенс некомпенсированной печи
.
(1.3)
Круговая частота сети
.
(1.4)
Реактивная
мощность батареи конденсаторов
при полной компенсации реактивной
мощности индукционной печи равна
.
(1.5)
Реактивные мощности симметрирующих элементов (индуктивности и ёмкости) равны и определяются по формуле
.
(1.6)
Однофазная
нагрузка
,
подключается совместно с компенсирующим
конденсатором
и симметрирующими элементами L
и C
к трёхфазной сети по схеме Штейнметца
(рисунок 1.1).
Схема набора математической модели в среде Matlab–Simulink, показана на рисунке 1.2. Представленная структура построена на основе готовых моделей отдельных электротехнических устройств, которые берутся из библиотеки SimPowerSystems.
Изображённая модель содержит трёхфазный источник питания Three-Phase Source 1, два трёхфазных измерителя тока и напряжения Three-Phase V-I Measurement. Параметры сети до точки подключения нагрузки моделируются блоком Three-Phase Series RLC Branch2, симметричная нагрузка задаётся блоком Three-Phase Series RLC Branch3.
Индукционная
печь подключается на линейное напряжение
между фазами B,C
и обозначена на рисунке 1.2 как RL–элемент
буквами Pn,
Qn.
Компенсирующий конденсатор и симметрирующие
элементы обозначены буквами Qk
и QC,
QL
соответственно. Данные элементы
моделируются одним типом блока Series
RLC
Load
с различными задаваемыми в нём параметрами.
В схеме также присутствуют три одиночных
амперметра и один вольтметр.