191456. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés gyorsan változó meddőteljesítmény kompenzálására és felharmonikus szűrésére
3 191 456 4 Nemlineáris villamos fogyasztók, pl. egyenirányítók, vezérelt hajtások felharmonikus áramokat termelnek, ezek más fogyasztókra káros hatást gyakorolnak. Védekezésül felharmonikus szűröket alkalmaznak (1. ábra), amelyek a felharmonikus frekvenciákra hangolt soros rezgőkörökből állanak. Ezek a szűrők egyúttal az állandó értékű induktív meddő teljesítmény kiegyenlítését is ellátják. Az la ábra közvetlenül a .fogyasztói gyűjtősínre kapcsolt szűrőcsoporttot mutat. Nagyobb feszültség esetén azonban legtöbbször célszerű az 1b ábrán látható módon a szűrőcsoportot transzformátoron keresztül kapcsolni a fogyasztói gyűjtősínre. Változó meddőteljesítményű fogyasztó meddőteljesítményének kompenzálására kondenzátor telepek ki- és bekapcsolását lehet alkalmazni, feltéve, hogy a változás lassú. Gyorsan változó meddőteljesítményű fogyasztók esetén a 2. ábrán látható megoldás használatos. Itt a gyors mcddőváltozást tirisztir vezérlésű fojtótekercsek tartják állandó érteken, a meddőegyensúlyt az állandó értékű kondenzátor biztosítja. Kisebb feszültségszintek esetén a 2a, nagyobb feszültségszinteken a 2b ábra szerinti kapcsolás a szokásos. A tirisztorok fázisszögvezéreltek, az eredő meddőteljesítmény a vezérlési szög függvénye. Azoknál a fogyasztóknál, amelyek gyorsan változó meddőteljesítményűek és felharmónikusokat is termelnek — pl. villamos ívkemencék - a felharmonikus szűrőket és a tirisztoros fázisszögvezérelt fojtótekercseket együttesen alkalmazzák. Magasabb feszültségszinten ez a módszer eléggé költséges, mert két leágazást igényel két megszakítóval, két transzformátorral. Az általunk javasolt megoldás a két egységet (a felharmonikus szűrőt és a gyors meddőkompenzátort) egyetlen szűrő-kompenzátor egységbe vonja össze, ezáltal egy leágazásban egy transzformátorral látja cl mindkét feladatot, (ellát kisebb költséggel megvalósítható. A megoldás kiviteli alakja a 3. ábrán látható. Az F fogyasztói gyűjtősínre az M megszakítón keresztül csatlakozik a szűrő-kompenzáló egység. Az 1 transzformátor szekunder oldalára csatlakozik egyrészt a 2 szűrőcsoport, másrészt a 3 meddőkompenzátor. Ennél az elrendezésnél a meddőkompenzálort nem célszerű a szokásos fázisszögvezérelt tirisztoros egységgel ellátni, ugyanis a szűrőcsoport a fogyasztói gyűjtősínre van hangolva, így a K kompenzátor gyűjtősínre a soros rezonancia frekvenciák nem esnek egybe a hálózati frekvencia egészszámú többszöröseivel, ezért a fázisszögvezérelt kompenzátor által keltett felharmónikusokat nem szűri, sőt adott esetben ezek 2 a szűrőcsoportot károsíthatják is. Ennek elkerülésére a meddőkompenzátor több, párhuzamosan kapcsolt (esetünkben példaképpen három) egységből áll. A 4a, 4b, 4c tirisztoros kapcsolóegységek antiparallel kapcsolásúak, vezérlésük oly módon történik, hogy vagy nem vezetnek, vagy a teljes félperiódusban vezetnek. Az 5a, 5b, 5c induktivitások célszerűen olyan értékűek, hogy az általuk szolgáltatott meddőteljesítmények aránya 1:2:4, vagy 1:2:2, illetve 2 egészszámú hatványainak valamilyen célszerű kombinációja. Uy módon kevésszámú elemmel sok teljesítmény fokozat állítható elő, amelyek gyorsan változtathatók, ugyanakkor a berendezés felharmónikusokat nem termel. Az 1 transzformátor szórási reaktanciája a felharmonikus szűrésben részt vesz, ezért a szűrőcsoport induktivitásai ennek megfelelően kisebbre adódnak. Előfordulhat az is, hogy egyik induktivitás el is hagyható, így ez az ág csak egy kondenzátort tartalmaz. További előnye az elrendezésnek az, hogy az M megszakítónak nem kell kapacitív terhelést megszakítani. Kikapcsoláskor ugyanis a 3 kompenzátor egységek teljes meddőteljesítményre kapcsolhatók, így ez ellensúlyozza a 2 szűrőcsoport kapacitív meddőteljesítményét. A 3 kompenzátor egység meghibásodása esetén a földelő Z megszakítóval zárlatot képezünk, ezt az M megszakító kikapcsolja. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Felharmonikus szűrő-kompenzátor egység transzformátorral, felhannonikus szűrőcsoporttal, antiparallel tirisztoros kapcsolókkal és fojtótekercsekkel, azzal jellemezve, hogy a fogyasztói gyűjtősínre (F) megszakítón (M) és transzformátoron (1) keresztül egyrészt felharmonikus szűrőcsoport (2), másrészt ezzel párhuzamosan kapcsolt soros tirisztoros kapcsolóegységekből (4a, 4b, 4c) és fojtótekercsekből (5a, 5b, 5c) álló kompenzátoregység (3) csatlakozik. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a fojtótekercsek (5a, 5b, 5c) névleges teljes teljesítményei úgy aránylanak egymáshoz, mint 2 egészszámú hatványai. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a szűrőcsoport (2) egyik ága csak kondenzátort tartalmaz. 4. Az 3—3. igénypontok szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a transzformátor (1) szekunder oldalára zárlalképző megszakító (Z) csatlakozik. ábra 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 rajz, 3 2
