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1.2电弧类负载
电弧的伏安特性是高度的非线性而且又是波动的,这类负载主要有电弧炉、电弧焊机、具有磁力镇流器的放电类型的照明。电弧炉在不同工况有不同的频谱特性。图1为电弧炉频谱示例。从图中可以看出,电流中除了主要的整数次谐波以外,还有大量间谐波成分,而且熔化期的谐波水平明显高于精炼期的水平。实际上这类负载是一种特殊的波动负载。
1.3工频感应炉
感应炉已经广泛应用于锻压工业中加热含铁的和非铁的原材料。现代感应炉用电力电子变流器供给炉子感应线圈可变频率的电流,见图2。线圈中电流频率要配合炉子中炉料的性质和数量作适当变化。炉子线圈和电容器形成一个谐振回路。将直流变为交流的逆变器不断供给电流,以维持震荡。炉子在相继完成工作循环(例如由熔化到浇注循环)中,根据炉料性质、温度和数量不断改变线圈的电感,从而改变了炉子工作频率。对于感应炉,典型的频率是150~1200Hz。
下面举例说明:1台12脉动电流源,在直流联络线上用电抗器来平滑进入逆变器的电流,见图2。
在交流侧线电流中典型的特征谐波有11、13、23、25等次,同时一些非特征谐波,如5次和7次也有可能存在。但是当炉子由一个工作循环进入另一个循环时,由于逆变器不同输出频率组分互相作用,也存在非整数次频率的电流。逆变器的开关把炉子回路的各种频率电流,通过基本上稳定(存在小波动)的直流联络线电流,反映到交流侧功率上。互相作用结果,在交流侧产生间谐波。间谐波以下列频率成对出现:
式中:f 0、fs分别为炉子工作频率和交流电源频率(基频,60Hz)。因此,如果炉子工作频率为160Hz,第一对间谐波电流频率为260Hz和380Hz;第二对间谐波电流频率为580Hz和700Hz,幅值比第一对小。感应炉电流的典型频谱见图3。在这个特例中,5次谐波是非特征谐波,但是几乎在所有实际电力系统中,5次谐波都含量不少。随着炉子完成熔化和浇注循环,间谐波历时几秒至几分钟,在一个宽广频率范围内慢慢移动。由于造成的间谐波频率范围宽,所以在供电系统中可能激发谐振。
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