4. Bộ điều chỉnh điện áp điều chỉnh bằng thyristor (TCVR – Thyristor Controlled Voltage Regulator)
2.4.1 Dùng cuộn kháng triệt sóng hài:
* Nguyên lý lắp đặt:
68
giảm áp chính. Khi đó điều kiện cộng hưởng song song dịch chuyển khỏi tần số khảo sát về tần số thấp hơn.
T¶i phi tuyÕn
LSCL L C R E L C R LSC Vh Ih
a) Sơ đồ đơn tuyến b) Sơ đồ tương đương
Hình 2.21 - Sơ đồ đơn tuyến và sơ đồ tương đương LC.
Trong đó:
R: Điện trở đặc trưng cho công suất tác dụng của tải tuyến tính LSC. LSC: Điện cảm ngắn mạch từ hệ thống.
L: Điện cảm của cuộn kháng triệt hài. C: Điện dung của tụ bù.
Ih: Nguồn hài thay thế cho tải phi tuyến.
Cuộn cảm mắc nối tiếp với tụ tạo mạch cộng hưởng nối tiếp LC ở tần số fr. Tần số của mạch bao gồm LSC mắc song song với nhánh LC được gọi là tần số chống cộng hưởng far, tại tần số này trở kháng tương đương của mạng điện là R.
Trở kháng tương đương của mạch điện:
eq SC 1 1 1 1 = - j + + 1 Z L ω Lω - R Cω ; (2.2)
69 r r 1 f = 2π LC ; (2.3) Tần số chống cộng hưởng: ar SC 1 f = 2π (L+L )C ; (2.4) Tæng trë cña m¹ng ®iÖn Tæng trë nguån f(Hz) Zeq() fr
far D¶i tÇn sè hµi kh«ng mong muèn
Hình 2.22 - Tổng trở của mạng điện khi lắp cuộn cảm triệt hài.
- Dòng cộng hưởng chạy qua mạch lọc, không chạy về nguồn. Các hài áp có sẵn trên thanh cái kết nối với mạch lọc LC mà cùng tần số với tần số cộng hưởng đều bị loại bỏ. Có thể đặt nhiều mạch lọc LC để khử các bậc hài cần quan tâm nhằm đạt được hệ số méo dạng áp mong muốn.
- Tại các tần số hài, trở kháng tương đương có giá trị gần bằng trở kháng ngắn mạch. Vì thế, hệ số méo dạng điện áp có giá trị hầu như không đổi so với trường hợp không có nhánh LC có nghĩa là việc lắp đặt tụ bù và cuộn cảm chống hài không làm tăng trở kháng nguồn. Vì thế không làm tăng sự méo dạng điện áp.
- Tại các tần số hài, trở kháng nhánh LC cao hơn trở kháng ngắn mạch nhiều nên dòng hài chỉ chạy qua trở kháng ngắn mạch về nguồn mà không chạy qua tụ nên không cần bảo vệ tụ.
70
- Đối với tần số cộng hưởng song song ít chịu ảnh hưởng của trở kháng nguồn do điện cảm của cuộn chống hài thường lớn hơn trở kháng nguồn (từ 2 ÷ 9 lần).
- Mạch điện sẽ cộng hưởng ở hai tần số khác nhau (far < fr). Để cộng hưởng không xảy ra thì cần thiết bảo đảm hai tần số cộng hưởng này nhỏ hơn hai tần số hài cần được bảo vệ. Vì khi đó ở tần số cao hơn tần số cộng hưởng nối tiếp thì XL lớn hơn XC tức là nhánh nối tiếp LC gần như chỉ có cuộn cảm. Nhánh này mắc song song với cảm kháng nguồn Xsc nên không có điều kiện xảy ra cộng hưởng. Tuy nhiên khi lắp đặt cuộn cảm triệt hài chúng ta cần lưu ý:
- Công suất bù phản kháng của nhánh LC lớn chỉ có tụ: 2 o n 2 o H Q = Q H -1 ; (2.5) + Ho là bậc cộng hưởng.
+ Qn là công suất phản kháng bù định mức của tụ.
Bảng 2.1 - Công suất bù ứng với bậc cộng hưởng.
Ho 2,7 3,8 4,3 4,8
Q/Qn 1,16 1,07 1,06 1,05
Điện áp của tụ khi mắc nối tiếp với cuộn kháng triệt hài lớn hơn điện áp bình thường tụ hoạt động độc lập. 2 o C 2 n o H U = .U H -1 ; (2.6)
Khi đóng điện cho các nhóm mạch lọc LC thì cần thiết phải đóng tuần tự mạch lọc thấp nhất đến mạch lọc có bậc cao hơn, để tránh vấn đề chống cộng hưởng trong suốt quá trình đóng mạch lọc. Ví dụ như khi ta cấp nguồn
71
cho mạch lọc 13 trước mạch lọc bậc 11 thì sẽ có nguy cơ hài bậc 11 bị tác động bởi sự chống cộng hưởng gây quá tải trên mạch lọc bậc 11.
Tại tần số cơ bản, dung kháng của mỗi bộ lọc thường lớn hơn cảm kháng nên hầu hết điện áp tần số công nghiệp sẽ xuất hiện trên tụ. Vì vậy mạch LC cũng đóng góp vào việc hiệu chỉnh hệ số công suất.