Навіщо взагалі потрібні мережеві дроселі Це – дуже важливий елемент силової схеми потужного статичного перетворювача, який служить буфером між мережею живлення і самим перетворювачем Мережевий дросель виконує декілька дуже істотних функцій: він підвищує коефіцієнт потужності статичного перетворювача в середньому на 30 .. 35%, не вдаючись до складних схемотехнічними хитрощів пригнічує вищі гармоніки вхідного струму перетворювача, що виникають в некерованому випрямлячі вирівнює лінійні напруги на вході перетворювача при деякому перекосі фаз

Рис 246 Зовнішній вигляд деяких типових дроселів фірми «Elhand»

живлячої напруги пригнічує швидкі зміни напруги на вході перетворювача унаслідок комутаційних впливів стороннього обладнання на живильну мережу знижує швидкість наростання струмів короткого замикання Той, хто хоч трохи стикався з силовою технікою, знає, що живить мережеве напруга під впливом роботи високочастотних перетворювачів, які споживають струм від мережі в імпульсному режимі, схильне спотворень Мережеві дроселі покликані гасити ці перешкоди і знижують ризик потрапляння гармонік в живильну мережу Більш того, якщо в якості силових ключів використовуються тиристори, мережеві дроселі гарантовано забезпечують захист їх від лавинного наростання струму провідності аж до моменту перемикання [37]

де 1{ – Струм основної гармоніки

/5, /7, /і – Струми гармонік вищих порядків

Ми вже говорили раніше, що будь статичний перетворювач характеризується певним значенням коефіцієнта потужності, повязаним з його схемотехнічними побудовою За рахунок чого знижується коефіцієнт потужності За рахунок появи реактивної складової споживаної потужності і збільшення споживання повної потужності в порівнянні з активною У споживаному від мережі струмі зявляються, крім основної, вищі гармоніки – 5, 7, 11, 13, 17, 19 У відповідності з відомим співвідношенням коефіцієнт потужності:

Неважко помітити, що чим більше діючі значення вищих гармонік струму, тим менше коефіцієнт потужності, і тим більше вплив статичного перетворювача на живильну мережу Однак тут є одна важлива обставина, яка нас виручає: реактивний опір, присутнє в мережі живлення (це можуть бути різні реактанс трансформаторів живильних підстанцій), може істотно пригнічувати вищі гармоніки На жаль, трансформаторних реактанс далеко не завжди вистачає для ефективного придушення гармонік, тому доводиться для перетворювачів ці реактанс збільшувати, штучно вводячи мережеві дроселі

Вибрати відповідний дросель фірми «Elhand» для установки в розроблюваний перетворювач досить просто Головною умовою вибору є співвідношення індуктивності підвідних проводів (з урахуванням реактанс живлячої генератора або трансформатора) Ls і власне індуктивності мережевого дроселя Ld\

де UT – Величина напруги на силовому приладі в момент його комутації, В

diT/ Dt – крутизна наростання струму провідності силового приладу, А / с

Оцінити параметри UT і diT/ Dt у разі використання IGBT приладів нескладно – ці дані можна отримати з аналізу величини випрямленої напруги живлення, а також швидкості наростання струму при перемиканні, який визначається характером навантаження перетворювача (активна, індуктивна, комбінована) і швидкості комутації IGBT приладів

Значно складніше оцінити значення Ls, Так як заздалегідь невідомо, як буде харчуватися перетворювач, від якого джерела, якої довжини виявляться живлять провідники, якою буде їх довжина і конфігурація Тому фірма «Elhand» рекомендує в будь-якому випадку встановлювати в розроблюваний перетворювач мережевий дросель, орієнтуючись за величиною струму, споживаної від мережі З цією метою, для полегшення такого вибору, фахівці «Elhand» розробили типовий ряд трифазних дроселів типу ED3N Деякі тіпономіналов з цього ряду наведено в табл 241

Основним проектувальним критерієм тут є допустиме падіння напруги на дроселі в навантаженому стані, який не повинен перевищувати декількох відсотків від номінальної напруги мережі:

де UL – Падіння напруги на дроселі

/ – Частота напруги мережі

Тип

Параметри, мГн / А

Довжина, мм

Ширина, мм

Висота, мм

Маса, кг

ED3N

8,5/3,3

125

85

105

2,3 ,

0,5/70

230

170

200

18

0,15/150

240

190

207

   24_

0,05/400

340

200

295

47

0,03/800

360

245

360

78

Ld – Проектна індуктивність дроселя

/ – Номінальний струм обмотки дроселя

Слід зазначити, що фірма «Elhand» випускає також моторні трифазні дроселі ряду ED3S, призначені для забезпечення безперервності протікання струму в обмотках двигунів [38], а також однофазні дроселі компенсації гармонік частоти 100 Гц і 300 Гц типу EDlN і EDlW Трифазні моторні дроселі типу ED3S, в принципі, можна використовувати як мережевих, а однофазні типу EDlN і EDlW – в якості сглаживающих елементів мережевих LC-фільтрів

Звичайно, дроселі як такі, є досить тривіальними елементами, які можна виготовляти в умовах навіть дуже невеликих виробничих фірм Чому ж все-таки рекомендується орієнтуватися на покупні дроселі Відповідь дуже проста: дійсно, теоретично розробити і виготовити будь дросель нескладно, проте не будемо забувати про трудовитратах на виготовлення, про технологічну стороні питання, про тривалі терміни експлуатації перетворювальної техніки, яка часто змушена функціонувати в жорстких кліматичних і механічних умовах середовища Дроселі промислового виготовлення, зокрема, що поставляються фірмою «Elhand», повністю відповідають цим вимогам: вони виробляються фірмою зі спеціалізованою відпрацьованою технологією, мають низьку вартість, міцні механічно, просякнуті вакуумним способом (що дозволяє зберегти високий опір ізоляції в умовах підвищеної вологості), оснащуються зручними для монтажу клемами, оптимізовані за габаритами На жаль, на момент виходу цієї книги з друку повні вітчизняні аналоги таких дроселів були відсутні, що ставить у скрутне становище вітчизняних розробників спецтехніки

Але повернемося до питання використання мережевих дроселів для обмеження пускових струмів Автором книги за допомогою компютерного моделювання в пакеті MicroCAP 70 була проаналізована реальна схема вхідний частини статичного перетворювача потужністю

12 кВт, з мережевим дроселем ED3N і дроселями придушення пульсації 300 Гц типу EDlW, показана на рис 247

Рис 247 Схема вхідної ланки з використанням дроселів «Elhand»

Дросель L1 – мережевий, дроселі L2, L3 входять до складу LC-фільтpa Діодний міст типу 160MT120KB (виробник – «International Rectifier»), ємнісна частину фільтра складена з 12 конденсаторів типу B43586-A5687-Q (Виробник – «Epcos») з еквівалентною ємністю 1020 мкФ Фільтр радіоперешкод, в силу його незначного впливу на процес обмеження надструмів, з моделі виключений Результати моделювання показані на рис 248 З представленого графіка видно, що пусковий струм, що протікає через діоди VDl .. VD6, не перевищує допустимого для діодів, а перехідний процес триває не більше 10 мс, що не приведе до спрацьовуванню встановленого на вході перетворювача автоматичного вимикача типу АК-50Б (максимальна струмовий захист) з номінальним струмом 25 А і уставкою 121н

Рис 248 Результати моделювання пускових струмів

Таким чином, мережевий дросель L1 виконує дві функції: в момент включення він спільно з дроселями L2 і L3 захищає діодний міст від виникнення надструмів, а в режимі тривалої роботи здійснює придушення високочастотних гармонік

Джерело: Семенов Б Ю Силова електроніка: професійні рішення – М: СОЛОН-ПРЕСС, 2011 – 416 c: Ил