Коэффициент мощности

При работе тиристорный преобразователь потребляет из сети не синусоидальный ток, первая гармоника которого сдвинута в сторону отставания относительно кривой питающего напряжения на угол Параметры силовых трансформаторов и коммутационной аппаратуры определяются полной мощностью, потребляемой преобразовательным агрегатом. Если известна мощность на стороне выпрямленного тока, то для определения полной мощности преобразователя необходимо знать его коэффициент мощности и КПД.

Из несинусоидального тока i₁ может быть выделена первая гармоника i₁₍₁₎, отстающая от напряжения u₁ на угол j. Соответственно активная мощность P, потребляемая преобразователем, выражается следующей формулой:

P = U₁ I₁₍₁₎ cos j

где U₁ - действующее напряжение сети; I₁₍₁₎ - действующее значение первой гармоники тока, поступающего из сети; j - угол сдвига первой гармоники тока по отношению к напряжению питающей сети.

Полная мощность, потребляемая выпрямителем, на основании общего определения может быть записана в виде:

где I₁ - действующее значение несинусоидального тока, поступающего из сети; I_n - действующее значение его n-ой гармоники.

Коэффициент мощности преобразователя c - это отношение активной мощности к полной, и он может быть выражен следующим соотношением

Степень несинусоидальности тока в данном случае характеризуется коэффициентом искажения формы первичного тока n, определяемым как отношение действующего значения первой гармоники тока к действующему значению всего тока.

Для несинусоидального тока помимо активной мощности P и реактивной мощности Q вводится понятие мощности искажения T, определяемой как:

Мощность искажения T характеризует степень различия в формах кривых тока и напряжения. Для рассматриваемого случая форма кривой напряжения питающей сети- синусоидальная, а тока - прямоугольная, поэтому мощность T отлична от нуля. Из рис 60 видно, что для идеализированной схемы однофазного выпрямителя (при wL_н = ¥ и угла коммутации g = 0) ток i₁₍₁₎ отстает от напряжения u₁ на угол j, равный углу a. Поэтому коэффициент мощности можно выразить как

c = n cos a

В идеализированных схемах 3-х фазного нулевого и 3-х фазного мостового преобразователей углы a и j также равны друг другу и коэффициент мощности определяется по c = n cos a

Коэффициенты искажения формы первичного тока при прямоугольной форме потребляемого тока равны:

n = (2Ö2 / p) - для однофазной мостовой схемы;

n = (3 / p) - для 3-х фазной мостовой схемы.

При синусоидальном первичном напряжении получается, что чем ближе форма первичного тока к синусоиде, тем ближе к единице коэффициент n.

Для более точного определения коэффициента мощности необходимо учитывать угол коммутации g. В этом случае коэффициент сдвига (cos j) может быть определен по приближенной формуле

cos j = cos (a + (g/2))

Угол коммутации g также влияет на коэффициент n, но в большинстве режимов работы, когда g не превосходит 30°, это влияние незначительно.

Из вышеизложенного следует, что коэффициент мощности вентильного преобразователя носит индуктивный характер (преобразователь потребляет из сети реактивную мощность) и в основном определяется углом управления a.