Исследование фильтров симметричных составляющих (Лабораторная работа № 15Н)

Министерство образования Республики Беларусь

Кафедра “Электротехника и электроника”

Лабораторная работа по ТОЭ № 15Н

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

М и н с к    2 0 10

Л а б о р а т о р н а я   р а б о т а   № 15Н

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

15.1. Цель работы.

1. Аналитическое разложение несимметричной трехфазной системы напряжений на симметричные составляющие.

2. Изучение теории и устройства фильтров напряжений симметричных составляющих.

3. Экспериментальное разложение несимметричной трехфазной системы напряжений на симметричные составляющие с помощью соответствующих фильтров.

15.2.  Исходные данные

Заданы:

1. Несимметричный трехфазный генератор (рис. 15.1) с фазными напряжениями  (табл. 15.1).

2. Рабочая схема и параметры элементов фильтра напряжения нулевой последовательности (рис. 15.2).

3. Рабочая схема и параметры элементов фильтра напряжения обратной (прямой) последовательности (рис. 15.3).

Т а б л и ц а   15.1

15.2.  Теоретические сведения и методические указания

Любая несимметричная трехфазная система векторных величин (напряжений, токов и др.) математически может быть представлена в виде суммы трех симметричных систем, а именно:  а) симметричной системы векторов прямой последовательности с прямым порядком следования фаз А₁®В₁®С₁®А₁ (векторы обозначаются цифрой 1, б) симметричной системы векторов обратной последовательности  с обратным порядком следования фаз А₂®С₂®В₂®А₂ (векторы обозначаются цифрой 2) и в) симметричной системы векторов нулевой последовательности  с векторами, совпадающими по фазе: А₀ = В₀ = С₀ (векторы обозначаются цифрой 0). Векторы несимметричной системы A, B,Cопределяются по методу наложения как геометрические суммы соответствующих векторов симметричных систем.

Несимметричная трехфазная система заданных векторов напряжений U′_A , U′ _В , U′_C математически раскладывается на симметричные составляющие U_А1, U_А2 , U_А0 по уравнениям:

где  а= e ^j120, а² = e^-j120 -поворотные множители.

Фильтрами напряжения симметричных составляющих называются технические устройства или схемы, служащие для выделения соответствующих симметричных составляющих напряжений из несимметричной трехфазной системы векторов.

Схема фильтра напряжения нулевой последовательности (рис. 15.2) состоит из 3-х одинаковых комплексных сопротивлений (в рассматриваемом случае 3-х одинаковых резисторов ), включенных по схеме звезды без нулевого провода. Напряжение между нулевыми точками фильтра и генератора равно напряжению нулевой последовательности:

.

Фильтр напряжений обратной последовательности реализуется схемой рис. 15.3 при следующих соотношениях между параметрами элементов: , .

Выходное напряжение фильтра равно:

Преобразуем формулу для напряжения обратной последовательности путем добавления и вычитания члена :

Сравнивая полученное уравнение с предыдущим, найдем:

,  где - коэффициент фильтра.

Так как системы прямой и обратной последовательностей отличаются только порядком следования фаз, то из этого следует, что фильтр, выделяющий напряжение одной из этих последовательностей превращается в аналогичный фильтр для выделения напряжения другой последовательности путем перестановки любых двух фаз местами.

В настоящей лабораторной работе несимметричная трехфазная система напряжений U′_A , U′ _В , U′_C  с заданными параметрами получается от симметричного трехфазного генератора при использовании его двух фаз, третья фаза отключается (U_ф = 0 ), а вместо линейного вывода A, B или C для этой фазы