До питання спотворення форми споживаного струму однофазного перетворювача частоти

Abstract

У статті наведено результати експериментальних досліджень з метою аналізу характеру та ступеня впливу гармонік, які виникають під час роботи сучасних частотних перетворювачів, що застосовуються у промислових електроприводах. Для проведення досліджень була використана експериментальна установка, основу якої становить однофазний перетворювач частоти Altivar 31. Дослідження було проведено для декількох режимів роботи, зокрема холостий хід, номінальне навантаження та перевантаження на 25 %. Для аналізу отриманих результатів використовувалося спеціалізоване програмне забезпечення Mathcad 14, що дозволило отримати наочне представлення у вигляді часових діаграм струму та лінійної напруги. Отримані експериментальні дані дали змогу визначити спектральний склад вхідного струму перетворювача, який складається виключно з непарних гармонік, найбільший вплив серед яких мають гармоніки низьких порядків, зокрема 5-та та 7-ма. Встановлено закономірності зміни коефіцієнта гармонічних спотворень струму залежно від рівня навантаження та частоти вихідної напруги перетворювача. Встановлено, що збільшення навантаження сприяє зниженню коефіцієнта гармонічних спотворень струму, тоді як його зменшення веде до підвищення рівня спотворень. Визначено, що основною причиною спотворення струму однофазним перетворювачем частоти є робота мостового випрямляча, який є його складовою частиною, на ємнісне навантаження. Інформація про рівень гармонічних спотворень відсутня в технічній документації перетворювачів частоти, тому одержані експериментальні дані дозволяють оцінити їх вплив на систему електропостачання під час впровадження частотних електроприводів. Запропоновано спосіб зменшення спотворення вхідного струму перетворювачів частоти шляхом введення в силову схему імпульсних коректорів коефіцієнта потужності (PFC), які на відміну від вхідних фільтрів мають менші габарити та вартість. Це дозволяє зменшити втрати електроенергії, стабілізувати параметри електропостачання, підвищити загальну енергоефективність і надійність роботи системи. Результати дослідження можуть бути використані під час проєктування та модернізації промислових систем електропостачання з частотно-регульованими електроприводами.