Gdzie:

ΔU_p- załamanie napięcia

U_p - wartość chwilowa napięcia

X_s - reaktancja sieci

X_T - reaktancja transformatora

Z powyższego wzoru można wywnioskować, iż aby zmniejszyć załamania napięcia trzeba albo zwiększyć reaktancję transformatora, albo zmniejszyć reaktancję sieci. Zawsze jednak zmienia się reaktancję transformatora, zmiana reaktancji sieci wiąże się z kolosalnymi kosztami w porównaniu ze zmianą transformatora.

Rys.1. Komutacyjne załamania napięcia

Rys.2. Przebieg napięcia i prądu w powiększeniu

Wyższe harmoniczne:

Prąd mostka tyrystorowego ma bardzo specyficzny charakter, dla idealnego mostka, (w którym mamy do czynienia z idealną komutacją) prąd ma kształt prostokątny. Prostokąt taki rozłożony w szereg Fourier'a daje nam nieskończoną ilość harmonicznych wyższych rzędów. Amplituda n-tej harmonicznej wyraża się wzorem:

Gdzie:

h = 1±6n

n = 1,2,3,...

W rzeczywistości jednak nie można zaniedbać czasu jaki potrzebny jest na komutację, dla mostka rzeczywistego prąd ma następujący przebieg:

Dla takiego przebiegu uwzględniającego komutację amplituda n-tej harmonicznej ma następującą postać:

Gdzie:

h = 1±6n

n = 1,2,3,...

μ = kąt komutacji

Wyższe harmoniczne mają niekorzystny wpływ na sieć elektryczną, a w szczególności udzielają się kondensatorom kompensującym moc bierną, kondensatory „puchną”.

Rys.3. Prąd mostka w dziedzinie częstotliwości „rozłożony” szeregiem Fouriera.

Rys.4. Zawartość wyższych harmonicznych w sieci obciążonej prostownikiem mostkowym.

Moc bierna:

W zależności od kąta wyzwolenia tyrystorów α zmienia się przesunięcie fazowe między prądem a napięciem. Ponieważ napięcie wyprzedza prąd więc układ jest źródłem mocy biernej indukcyjnej. Możemy ją określić w zależności od napięcia zasilającego wzorem

Widzimy więc, że dla U_d=0 moc bierna jest największa. Moc bierna takiego przekształtnika jest bardzo trudna do skompensowania, ponieważ bardzo szybko się zmienia.

Opis uzyskanych oscylogramów.

W pierwszym punkcie przedstawione są przebiegi prądu oraz napięcia na sieci podczas działania przekształtnika, gdy mamy włączonego układu kompensującego. Można zauważyć, że: prąd i napięcie nie są w fazie, składowa zmienna prądu nie jest wyeliminowana, pojawiają się w przebiegu napięcia w postaci krótkotrwałych zaników załamania komutacyjne powstałe przy przechodzeniu przewodzenia z jednego tyrystora na drugi. Pojawiający się spadek wartości prądu poniżej wartości zero spowodowany jest pewnym opóźnieniem. Ponadto zauważyć można, iż prąd w tyrystorach narasta z pewnym nachyleniem, nie jest to natychmiastowy skok.

Na drugim oscylogramie przedstawione jest wzajemne położenie prądu i napięcia po skompensowaniu w normalnym stanie pracy i przy nawrocie - można zauważyć poprawę parametrów prądu i napięcia w porównaniu z oscylogramami, gdy kompensator był wyłączony. Pomimo występowania licznych harmonicznych w prądzie wielkości te są w fazie. Występowanie harmonicznych w prądzie można zlikwidować stosując odpowiednie filtry.

Dla silników dużej mocy największa moc bierna pobierana jest przy rozruchu, następnie spada do stałego poziomu. Włączenie baterii kondensatorów powoduje przekompensowanie układu. Przekompensowanie spowoduje wzrost napięcia w sieci, co może stać się przyczyną wielu uszkodzeń innych urządzeń włączonych do sieci. Przy rozruchu bateria kondensatorów obniża wartość prądu rozruchowego i zwiększa współczynnik mocy.

Aby nie dopuścić do przekompensowania, można wyłączyć baterię kondensatorów. Jest to procedura dość kłopotliwa i niebezpieczna, ponieważ bateria gromadzi dość dużą energię. Innym wyjściem jest włączenie nadążnego członu indukcyjnego (zwarty prostownik mostkowy z dławikami w każdej fazie). Zastosowany układ sterownia tyrystorami bada wartość mocy biernej pobieranej w danej chwili przez silnik i kompensowanej przez baterie kondensatorów. W przypadku wzrostu mocy biernej pojemnościowej wprowadza dodatkową moc bierną indukcyjną pochodzącą od dławików, która zaczyna kompensować nadmiar mocy biernej pojemnościowej. Wartość prądu w sieci przy rozruchu i podczas pracy silnika ma prawie niezmienioną wartość, dużo mniejszą niż przy nie zastosowaniu kompensacji.

---