Jak dobrać wskaźnik reaktancji w niskonapięciowym systemie kompensacji mocy biernej

Aby skutecznie tłumić wzmocnienie 5. i 7. harmonicznej, na rynku dostępne są obecnie systemy kompensacji mocy biernej o różnych współczynnikach reaktancji (5,5%, 6% lub 7%). Który system zapewnia najlepszą wydajność? Jak dokonać wyboru?

Cel łączenia kondensatorów szeregowo z dławikami

Ze względu na szybki rozwój technologii energoelektroniki i dojrzałość technologii półprzewodnikowej, w zastosowaniach przemysłowych często wykorzystuje się napędy o zmiennej częstotliwości dla silników, sterowane prostowniki oraz urządzenia z regulacją przerywaną, które mogą dostosowywać swoją moc wyjściową do wielkości obciążenia w celu oszczędzania energii i redukcji zużycia. Jednak przebieg prądu takich obciążeń jest nieliniowy i nieciągły podczas pracy. Użycie czystych kondensatorów jako kompensacji mocy biernej w tej sytuacji stwarza ryzyko rezonansu równoległego.

Aby uniknąć rezonansu równoległego między czystym kondensatorem a impedancją zastępczą systemu, kondensator łączy się szeregowo z dławikiem. Sprawia to, że impedancja kondensatora w odniesieniu do prądów harmonicznych systemu staje się indukcyjna, skutecznie omijając punkt rezonansu i zapobiegając rezonansowi systemu. Ponadto, połączenie kondensatora szeregowo z dławikiem zmniejsza i tłumi również prąd rozruchowy.

Podstawowym celem dławików szeregowych w kompensacji mocy biernej, oprócz kompensacji mocy biernej systemu, jest unikanie punktów rezonansu równoległego systemu i zapobieganie ryzyku rezonansu. Niezależnie od tego, czy stosuje się dławiki 5,5%, 6% czy 7%, głównym celem jest uniknięcie wzmocnienia 5. i 7. harmonicznej. Dlatego wszystkie trzy współczynniki reaktancji są funkcjonalnie takie same. Należy jednak pamiętać, że efekt pochłaniania harmonicznych różni się ze względu na różne współczynniki reaktancji szeregowej, a także zmienia się wzrost napięcia na zaciskach kondensatora. Dlatego przy stosowaniu współczynnika reaktancji 5,5% należy dokładnie rozważyć prąd znamionowy dławika, ponieważ jego częstotliwość dostrojenia jest bliższa częstotliwości 5. harmonicznej niż w przypadku pozostałych dwóch współczynników, a napięcie wytrzymywane kondensatora również należy odpowiednio zwiększyć. Przy stosowaniu współczynnika reaktancji 7% należy zwrócić uwagę na dobór napięcia znamionowego kondensatora, ponieważ wzrost napięcia na zaciskach kondensatora po połączeniu dławika szeregowo jest większy niż w przypadku pozostałych dwóch współczynników. Kompleksowe porównanie trzech współczynników reaktancji przedstawiono w Tabeli 1.

Gdy prąd harmoniczny systemu jest zbyt duży (zazwyczaj większy niż 100 A), dostrojona grupa kondensator-dławik może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa i może być konieczne zastosowanie środków łagodzących harmoniczne.