|
|
|
Contactoare si mutatoare electronice
Electronica de putere s-a raspandit tot mai mult, datorita cerintelor de reglare la diferite tipuri de receptoare si a facilitatilor oferite de comanda electronica. In timp ce contactoarele statice au rolul de a controla duratele de conectare ale circuitelor deservite, mutatoarele indeplinesc functii de conversie a energiei electrice dintr-o forma in alta.
Se mentioneaza urmatoarele tipuri de mutatoare, dupa felul conversiei realizate:
- redresorul, cu rolul de conversie a energiei de curent alternativ (monofazat, trifazat, polifazat) in curent continuu;
- invertorul, realizand conversia din curent continuu in curent alternativ;
- convertorul (convertizorul) de c.c., direct sau indirect, cu rolul de modificare a parametrilor energiei de c.c.;
- convertorul (convertizorul) de c.a., direct sau indirect, cu rolul de modificare a parametrilor (in principal, frecventa) energiei de c.a. Convertorul direct de c.a. cu functia de reducere a frecventei se numeste cicloconvertor.
In figura 4.3 se prezinta sintetic tipurile posibile de conversii si de mutatoare. Schemele circuitelor de forta ale diferitelor tipuri de mutatoare cuprind dispozitive comandabile si / sau necomandabile, complexitatea decurgand din felul conversiei, gama de puteri si tensiuni, numarul de faze si domeniile de reglare a parametrilor energiei electrice.
De subliniat ca mutatoarele nu sunt echipamente utilizatoare de energie, dar deservesc cate un receptor sau grupe de receptoare, impreuna cu care formeaza un singur tot. Perechile receptor - mutator reprezinta in ansamblu o sarcina neliniara, implicand multiple comutatii ale curentilor intre fazele retelei si circuitele receptorului, ceea ce determina o serie de inrautatiri ale CEE in punctul de racord si in amonte de acesta. Dintre perturbatiile produse de mutatoare in reteaua de alimentare se mentioneaza urmatoarele:
- curentii armonici si interarmonici;
- deformari periodice si tranzitorii ale undelor de tensiune din reteaua de alimentare, prin aparitia de 'crestaturi' de comutatie si impulsuri de tensiune;
- fluctuatii de tensiune.
Pentru analiza reactiei mutatoarelor asupra retelei, sunt necesare precizari asupra regimurilor de lucru, acestea fiind considerate, de regula, stationare. Un mutator legat la reteaua de c.a. se caracterizeaza prin parametrul denumit numar de pulsuri p, reprezentand numarul de comutatii nesimultane, care se produc intr-o perioada a tensiunii alternative a retelei.
Teoretic, un mutator este cu atat mai putin perturbator fata de retea, cu cat numarul pulsurilor este mai mare.
Fig. 4.3. Schemele bloc ale principalelor tipuri de mutatoare electronice: 1 - redresor;
2 - invertor; 3 - convertor de curent alternativ; 4 - convertor de curent continuu; 5 - variator de tensiune continua; 6 - variator de tensiune alternativa; 7 - cicloconvertor;
8 - convertor direct de frecventa; 9 - ciclocoinvertor.
A. Redresoare, invertoare, mutatoare reversibile
Analiza reactiei deformante a acestor mutatoare asupra retelei de curent alternativ conduce la observatia ca ordinul armonicilor superioare de curent induse in retea se determina cu relatia:
N=kp 1, (4.10)
in care p este numarul de pulsuri, iar pentru k se introduce un sir de valori in functie de p, dupa cum urmeaza: pentru p=1, k I ; pentru p 2, k I
La mutatoarele comandate, s-a constatat si prezenta subarmonicilor.
Valorile eficace ale armonicilor de curent se determina teoretic (neglijand comutatia) aplicand legea Müler - Lübeck:
, (4.11)
in care I1 este valoarea eficace a fundamentalei curentului din retea, iar N - rangul armonicii.
Practic, cu luarea in considerare a comutatiei, forma undei de curent din retea se schimba din rectangulara in trapezoidala, pe masura cresterii unghiului de comanda, astfel incat se constata o imbunatatire a compozitiei spectrale a acesteia. Coeficientii de distorsiune sunt mai mici la functionarea pe sarcina pur rezistiva.
Pentru o schema data, cresterea unghiului de comanda a, avand drept consecinta scaderea curentului continuu, redresat, inrautateste spectrul armonicilor curentului de retea, desi ca valoare absoluta acestea nu depasesc, in general, valorile corespunzatoare cazului a=0.
Comanda nesimetrica a ventilelor electronice face sa apara armonici pare in curentul de retea, chiar la schemele unde teoretic acestea nu iau in nastere (p numar par), iar la schemele cu trei pulsuri, armonicile pare cresc ca pondere.
De asemenea, calitatea transformatoarelor speciale, pentru conectarea mutatoarelor trebuie sa fie deosebita, cu reactante cat mai apropiate ca valoare pe faze. Valorile curentilor armonici, generati de mutatoare, depind de reactanta de scapari si de grupa de conexiuni ale transformatorului de racord.
B. Cicloconvertorul
Cicloconvertorul cu p pulsuri este echivalent, din punct de vedere al curentilor absorbiti de la retea, cu un generator de curent pseudoarmonic cu frecventele:
, (4.12)
in care k=1,2,3,; q=2r (aparat monofazat);q=6r (aparat trifazat); r= 1,2,3, ; f1=50 Hz; f2-frecventa de iesire a cicloconvertorului.
Se observa, ca pe langa armonici de rang intreg, cicloconvertorului produce si armonici de rang fractionar.
