Тиристорные регуляторы. Одним из наиболее распространенных принципов регулировании мощности в сетях переменного тока является фазовый. При фазовом способе регулирования используется зависимость между моментом (фазой) открытия регулирующего элемента относительно начала полупериода питающего напряжения и потребляемой устройством мощностью.
Для регулирования мощности используется ключевой элемент, в качестве которого наиболее удобно использовать тиристор (симистор). Изменяя задержку (фазу) времени открытия тиристора относительно начала полуволны сетевого питающего напряжения можно регулировать потребляемую нагрузкой мощность практически от 0 до 100%. Зависимость напряжения на нагрузке от фазы открытия тиристора показана рис. 2.
Рис. 2. Фазовое регулирование напряжения на нагрузке тиристором.
Очевидно, что ток, потребляемый нагрузкой с тиристорным регулятором мощности, будет в значительной степени несинусоидальным, что приведет к появлению высших гармоник в питающей данное устройство сети.
Выпрямители. Ток, потребляемый устройствами, содержащими выпрямители переменного тока, имеет ярко выраженный импульсный характер. При использовании однополупериодного выпрямителя (рис. 3) ток потребляется нагрузкой только в течение одного полупериода, в случае двухполупериодного (мостового) выпрямителя без фильтра (рис. 4, а) при чисто активной нагрузке потребляемый устройством ток не содержит большого количества высших гармоник. Как правило, на практике используется фильтрация выпрямленного напряжения (рис. 4, б), приводящая к искажению синусоидальности потребляемого тока. Конденсатор фильтра периодически разряжается на нагрузку и заряжается вновь через выпрямитель от питающей сети. В моменты зарядки конденсаторов фильтра устройство будет потреблять импульсный несинусоидальный ток.
|
|
Рис. 3. Однополупериодный выпрямитель и напряжение на нагрузке.
Рис. 4. Мостовая схема выпрямителя и осциллограммы напряжения на нагрузке
(а, в – без фильтра, б, г – с фильтром)
Насыщающиеся магнитопроводы. В некоторых случаях (например в аварийных режимах) напряжение, подаваемое на обмотки трансформаторов, двигателей и пр. может превышать номинальное значение и тогда магнитопроводы этих машин могут войти в насыщение (индукция в сердечнике будет достигать индукции насыщения данного материала сердечника). При этом резко снижается магнитная проницаемость материала сердечника, и, как следствие, уменьшается индуктивность обмотки. В эти моменты возрастает потребляемый устройством ток, в общем случае становясь несинусоидальным. Характерная осциллограмма потребляемого тока катушки с насыщающимся сердечником показана на рис. 5.
I, А 
t, мсек
Рис. 5. Кривая тока в катушке с насыщающимся магнитопроводом.
Фильтрация высших гармоник