VMtec (Россия)

Россия, г. Москва,
ул. Большая Почтовая, д.38
Тел.: +7 499 265-28-63
E-Mail: info@vmtec.de

prises-vmtec catalogs



загиб скрепка
Главная » Статьи » Коррекция коэффициента мощности: гармоники в сети

Коррекция коэффициента мощности: гармоники в сети

Искажения синусоид напряжения и тока генерируются нелинейными нагрузками (инверторы, насыщенные трансформаторы, выпрямители, и т.д.}, и производят следующие проблемы:
- На двигателях переменного тока появляется механическая вибрация, которая может уменьшить жизнь. Увеличение потерь создает перегревание с последующим повреждением изоляционных материалов;
- В трансформаторах они увеличивают медные и железные потери с возможным повреждением обмоток. Возможное присутствие постоянных составляющих напряжения или тока может вызвать насыщенность сердечника с последующим увеличением тока намагничивания;
- Конденсаторы страдают от перегревания и увеличения напряжения, которые уменьшают их жизнь.
Форма кривой тока (или напряжения) произведенной нелинейной нагрузкой (рис. 3), будучи периодической, может быть представлена суммой большего количества синусоидальных волн (50Гц составляющая, названная несущей, и другими составляющими с частотами, кратными несущей, названными ГАРМОНИКАМИ):

Не желательно устанавливать устройства коррекции коэффициента мощности, не рассматривая состав гармоник в системе.
Это обусловлено тем, что, даже если бы мы изготовили конденсаторы, способные выдерживать большие перегрузки, конденсаторы добавляют высшие гармоники, с заметным негативным эффектом.
Мы говорим о явлениях резонанса, когда индуктивное сопротивление равно емкостному.

Резонанс разделен на две различных топологии: последовательный или параллельный.
Электрическая схема может быть представлена следующей эквивалентной схемой:

Двигатель представлен в виде идеального источника тока высших гармоник тока, которые не зависят от индуктивности схемы, в то время как LCC доступна мощности короткого замыкания, генерируемой встречновключенным конденсатором (обычно она эквивалентна индуктивности короткозамкнутой обмотки трансформатора).

Scc = Мощность короткого замыкания сети (МВАj
Q = Выходная мощность батареи, корректирующей коэффициент мощности (кВАР)
A = Номинальная мощность трансформатора (кВА)
Vcc% = Напряжение короткого замыкания (%)
N = номер гармоники резонанса
В условиях параллельного резонанса ток и напряжение схемы LCC-C незначительно усиливаются этими гармониками. 
Рассмотрим следующий пример.
A = 630 кВА (номинальная мощность трансформатора)
VCC% = 6% (напряжение короткого замыкания %)
Q = 300кВАР (выходная мощность батареи коррекции коэффициента мощности)

Результат показывает, что в этих условиях система трансформатор – батарея конденсаторов имеет частоту параллельного резонанса 300Гц (N*50Гц). Самое удачное решение – расстроенный фильтр, сформированный введением катушки индуктивности фильтра последовательно с конденсаторами, изготовление этой более сложной резонансной схемы, но с желательной характеристикой наличия резонансной частоты ниже первой существующей гармоники.

Легко проверить, что с этой топологией решения частота параллельного резонанса изменена от

Обычно резонансная частота между к онденсатором и последовательной катушкой индуктивности ниже 250Гц, а в основном между 135Гц и 210Гц. Более низкие значения соответствуют нагрузкам с высшими гармониками. Установка катушки индуктивности последовательно с батареей конденсаторов
производит частоту резонанса напряжений:

Если частота тока гармоники Ih соответствует частоте резонанса, то она будет полностью поглощена системой конденсаторы – катушки индуктивности, не выдавая ничего в сеть. Реализация резонансного фильтра основана на этом простом правиле. Это применение необходимо, если мы хотим уменьшить общее искажение тока (THD) в системе:

I1 = Гармоника полного тока с несущей частотой (50Гц)
l3, I5...= Высшие гармоники с частотами, кратными несущей (150Гц, 250Гц, 350Гц, ...) 
Определение размеров этого оборудования связано с параметрами схемы:
- полное сопротивление электрической сети (фильтрующее действие обратно пропорционально мощности короткого замыкания сети: в некоторых случаях может быть полезным добавлять последовательно к сети реактивное сопротивление в, чтобы увеличить эффект фильтрации);
- присутствие возможных и будущих нагрузок, которые генерируют гармоники, подключенных к другим точкам сети
- типы конденсаторов
Об этой третьей точке мы должны пояснить. Мы знаем, что полипропиленовые металлические конденсаторы (стандартные конденсаторы) теряют емкость в течение времени службы; например после
2-3 лет может быть уменьшение емкости на 5 % или больше (это явление обычно вызвано увеличением напряжения и температуры). Уменьшение емкости автоматически изменяет частоту резонансного ряда

и это может быть очень опасно в системе с параллельным резонансом. В этом
случае фильтр не только не поглощает гармоники, но и усиливает их. Чтобы иметь гарантию постоянной емкости в течение времени - необходимое использовать другой тип конденсатора в биметаллической бумаге и с полной полипропиленовой пропиткой (тип 3ln).
Помимо настроенного фильтра, сделанного из конденсаторов и индуктивности (пассивный фильтр), можно удалять гармоники в сети, используя другой тип настроенного фильтра: Активный Фильтр. Его работа основана на передаче в сеть того же самого гармонического тока, что и созданный нелинейными нагрузками, но с перевернутой фазой

tt7495bt8v475ytg65y@pea.ru