научная статья по теме КАТУШКА-КОНДЕНСАТОР ДЛЯ ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ Энергетика

Текст научной статьи на тему «КАТУШКА-КОНДЕНСАТОР ДЛЯ ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ»

№ 4

ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА

2013

УДК 621.365

© 2013 г. БУТЫРИН П.А.1, ГУСЕВ Г.Г., ТОЛЧЕЕВ О.В.1, ШАКИРЗЯНОВ Ф.Н.1, КУЖМАН В.В.1

КАТУШКА-КОНДЕНСАТОР ДЛЯ ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Рассмотрены конструкция, схема замещения, математическое описание и обоснованные целесообразности применения нового элемента (катушки-конденсатора) для фильтрокомпенсирующих устройств.

Пассивные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) состоят из конденсаторов и ряда фильтров высших гармоник, каждый из которых представляет собой соединение двух элементов катушки (реактора) и конденсатора. Подобные ФКУ отличает конструктивная сложность, большие массогабаритные показатели и потери, большое количество соединений и тяжелые условия работы конденсаторов. Предлагается для снижения этих недостатков использовать в ФКУ катушки-конденсаторы, характеризующиеся двумя рабочими параметрами — индуктивностью и распределенной емкостью, и одновременно осуществляющие полную, либо частичную компенсацию реактивной мощности по основной гармонике и фильтрацию по высшим гармоникам.

Катушка-конденсатор (каткон) представляет собой две гальванически несвязанные катушки, условно изображенные в виде двух витков 1, 2 на рис. 1. Наличие токов смещения между витками определяет зависимость значений напряжения между проводами витков и токов ¡ь ;2 в них от координаты х по всей длине I витков. Описание электромагнитных процессов в подобном устройстве приведено в [1], применительно к катушке с самокомпенсацией реактивной мощности.

Каткон как фильтр для ФКУ. Предлагается [2] подобное устройство выполнить с использованием магнитопровода из двух П-образных стержней 3 (рис. 2), что позволит канализировать магнитные потоки катушек и осуществлять настройку параметров фильтра путем изменения воздушных зазоров между стержнями магнитопровода. Катушки 1, 2 на рис. 1, 2 выполняются из проводов или фольги, во втором случае резко увеличивается емкость на единицу длины катушек. Сеть с напряжением ип (рис. 2) подключается к началу первой Н1 и концу К2 второй катушек, конец первой К1 и начало второй Н2 катушек остаются разомкнутыми. Подавление высших гармоник осуществляется на резонансной частоте каткона. При малых значениях величины \р1\ =

= |у!2Л1(/'юС12 + ОС)|, где I — длинавитков каждой из катушек; — сопротивление их проводов; С12 и Ос — ёмкость и проводимость на единицу длины между проводниками катушек. Принимается линейная модель веберамперной характеристики магнитопро-вода. Резонансную частоту каткона можно определить как [1]

г = 1/1 оС 1р~ 2яУЬСи12 С22,

Московский энергетический институт (технический университет).

Рис. 1

Рис. 2

Hl 2/3RLl Li

Рис. З

где Ь — индуктивность катушек на единицу длины (с учетом магнитопровода). Входное сопротивление каткона на частоте ю = 2п/ при малых \р1|

Двх = 2 Щ +1ю Ы + 7 1

j ю CU1 + Gcl

позволяет составить его схему замещения (рис. 3) [1]. При резонансной ю = 2/частоте оно — только активное

Zbxp = 2 Rl1 + Gc1±-.

3 C12

Для компенсации высших гармоник, в компенсируемой сети используется режим резонанса фильтрокомпенсирующего устройства. На основной частоте сети реализуется повышение коэффициента мощности, так как на этой частоте фильтрокомпенси-рующее устройство работает как конденсатор.

При работе каткона на нелинейном участке характеристики, т.е. в режиме насыщения магнитопровода, коррекцию значений резонансной частоты и входного сопротивления можно проводить на основе метода гармонического баланса.

Вывод. Использование катушек-конденсаторов в ФКУ позволяет вдвое снизить число элементов в фильтрах ФКУ, существенно уменьшить их массогабаритные показатели и число соединений элементов в ФКУ.

Работа выполняется по гранту Минобрнауки НШ-5404.2012.8.

ЛИТЕРАТУРА

1. Демирчян К.С., Гусев Г.Г. Синтез схем замещения катушки индуктивности с самокомпенсацией реактивной мощности // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1987. № 2. С. 3—10.

2. Решение о выдаче патента на полезную модель фильтрокомпенсирующего устройства от 22.01.2013 по заявке от 29.10.2012, № 2012145928/20.

Поступила в редакцию 20.V2013

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком