Reaktiivkiiruse valik kondensaatorpankade seeriareaktorite jaoks

Sissejuhatus

Seeriareaktorid (tuntud ka kuidetuunitud reaktorid), mida kasutatakse koos toitekondensaatoripankadega, on kogu maailmas toitesüsteemides laialdaselt tõestatud, et parandada reaktiivvõimsuse kompenseerimist, vähendada liinikadusid, piirata kondensaatorite lülitusvoolude sisselülitamist ja summutada harmoonilisi moonutusi.

 

Sobiva reaktori reaktantsi määra valimine on kriitiline, kuna harmoonilisi voolusid mõjutavad mitmed tegurid, sealhulgas võrgu harmooniliste allikad, süsteemi takistus ja kondensaatoripatarei parameetrid. Sobimatu reaktiivkiirus võib põhjustada resonantsi, kondensaatori ülekoormust, ülekuumenemist või seadme enneaegset riket.

 

See artikkel selgitab reaktiivkiiruse valiku põhimõtteid ja annab praktilisi juhiseid kondensaatoripankade rakenduste jaoks.

 

1. Piirav kondensaatori lülitussisendvool

Kondensaatorite lülitusvool on üks levinumaid lülitusseadmete pingete põhjuseid jakondensaatoripangad. Liigne sisselülitusvool võib kahjustada kontaktoreid, kaitselüliteid, kondensaatoreid ja muid toitesüsteemi komponente.

 

Kondensaatoripatarei pingestamise ajal esineb tavaliselt kahte tüüpi voolu:

Tüüp 1: ühe kondensaatoripanga lülitus

Kui iseseisev kondensaatorpank on pingestatud, jääb tekkiv voolutugevus tavaliselt standardsete lülitusseadmete lubatud vastupidavuse piiresse. Enamikul juhtudel ei ole täiendavaid kehtivaid-piiravaid meetmeid vaja.

 

Tüüp 2: tagasi-to-tagasi kondensaatoripanga ümberlülitamine

Kui lisakondensaatoripank lülitatakse sisse, kui üks või mitu kondensaatoripanka on juba süsteemiga ühendatud, võib tekkida palju suurem sisselülitusvool.

 

Välikogemus näitab, et see siirdevool võib ulatuda20 kuni 250 korda suurem nimivoolustkondensaatoripangast.

Sisendvoolu võib väljendada järgmiselt:

 

Kus:

(Q_C)=Kondensaatori reaktiivvõimsus

(X_L)=Ahela induktiivne reaktants

 

Võrrand näitab, et ahela induktiivse reaktiivtakistuse suurendamine vähendab voolutugevust. Seetõttu piirab õigesti valitud seeriareaktori paigaldamine tõhusalt lülituspingeid ja kaitseb nii kondensaatoreid kui ka lülitusseadmeid.

 

2. Harmoonilise summutamise ja reaktsioonikiiruse valik

Kaasaegsed elektrisüsteemid sisaldavad suurt hulka mittelineaarseid koormusi, näiteks:

• Muutuva sagedusega ajamid (VFD)
• Alaldid
• UPS süsteemid
• Kaarahjud
• Taastuvenergia muundurid

 

Need seadmed tekitavad harmoonilisi voolusid, mis moonutavad pinge lainekuju ja mõjutavad negatiivselt kondensaatoripankasid.

 

Toitekvaliteedi parandamiseks ja kondensaatorite kaitsmiseks paigaldatakse seeriareaktorid tavaliselt harmooniliste summutusreaktoritena.

 

Harmoonikute mõju kondensaatoripankadele

Mitte-sinusoidne lainekuju koosneb põhisageduse komponendist ja harmoonilistest sagedustest, mis on põhisageduse täisarvulised kordsed.

 

Praktilistes elektrisüsteemides on kõige olulisemad harmoonilised järjestused:

• 3. harmooniline
• 5. harmooniline
• 7. harmooniline
• 11. harmooniline
• 13. harmooniline

 

Nende hulgas on5. harmoonilineon tavaliselt domineeriv komponent.

 

Vaatleme süsteemi, mis sisaldab ainult põhipinget ja 5. harmoonilise pinge komponenti. Kui 5. harmooniline pinge jõuab 26,45%ni nimipingest:

• Kondensaatori ülepinge ulatub ligikaudu 3,4%-ni
• Kondensaatori liigvool ulatub ligikaudu 65,6%-ni
• Reaktiivvõimsuse ülekoormus ulatub ligikaudu 35%-ni

 

Need väärtused näitavad selgelt harmooniliste tõsist mõju kondensaatoripanga tööle.

 

3. Resonantsanalüüs

Harmoonilise voolu saab arvutada järgmiselt:

Kus:

• (E_n)=Harmooniline pinge
• (X_B)=Süsteemi takistus
• (X_L)=Reaktori reaktsioonivõime
• (X_C)=Kondensaatori reaktants
• (n)=Harmooniline järjestus

 

Resonants tekib siis, kui:

 

Vastavad resonantstingimused:

Resonantsi vältimiseks ja harmooniliste voolude tõhusaks summutamiseks peab olema täidetud järgmine tingimus:

 

See tagab, et kondensaatori harul on induktiivsed omadused soovitud harmoonilisel sagedusel, vältides seeläbi harmooniliste võimendust.

 

4. Reaktori reaktsioonikiiruse määramine

Inseneripraktikas kasutatakse tavaliselt ohutustegurit 1,5:

 

5. harmoonilise summutuse jaoks:

Reaktiivkiirus (K) on määratletud järgmiselt:

kus:

(K)=Reaktori reaktsioonikiirus

(X_L)=Põhi-sagedusreaktori reaktants

(X_C)=Põhiline-sageduskondensaatori reaktants

 

Seetõttu a6% reaktsioonivõimedetuunib tõhusalt kondensaatoripatarei alla 5. harmoonilise sageduse, summutab 5. -järku ja kõrgemaid harmoonilisi ning piirab sisselülitusvoolu ligikaudu viiekordse nimivooluga.

 

5. Standardse reaktantsuskiiruse valiku juhend

0,1% – 1% reaktsioonikiirus

Rakendus:

• Ainult sisselülitusvoolu piiramine
• Harmoonilise summutamise nõuet ei ole

 

Tüüpiline kasutus:

• Puhtad elektrisüsteemid väga madala harmoonilise sisaldusega
• Lühise{0}}voolupiirang

 

4,5% – 6% reaktsioonikiirus

Rakendus:

• 5. järku-ja kõrgemate harmooniliste summutamine

 

Tüüpiline kasutus:

• Tööstusrajatised
• Ärihooned
• Üldised reaktiivvõimsuse kompensatsioonisüsteemid

 

Kõige sagedamini valitud reaktantsusmäär

12% – 13% reaktsioonikiirus

Rakendus:

• Kolmandat-järgu ja kõrgemate harmooniliste summutamine

 

Tüüpiline kasutus:

• Märkimisväärse 3. harmoonilise sisaldusega süsteemid
• Spetsiaalsed harmooniliste leevendusprojektid

 

Rakendatav süsteemi sagedus

• 50 Hz toitesüsteemid
• 60 Hz toitesüsteemid

 

Järeldus

Seeriareaktorid on kaasaegsete kondensaatoripankade oluline komponent, pakkudes tõhusat kaitset sisselülitusvoolude, harmooniliste moonutuste ja resonantsprobleemide eest, parandades samal ajal üldist toite kvaliteeti ja energiatõhusust.

 

Reaktantsuskiirus tuleks alati valida vastavalt tegelikele asukohatingimustele ja harmooniliste mõõtmistele:

• 6% reaktsioonivõimeon üldiselt soovitatav harmooniliste summutamiseks ja kondensaatoripatarei kaitseks.
• 0,2–1% õhu-südamiku reaktoridsobivad siis, kui esmane eesmärk on piirata lülitussisendvoolu ja vähemal määral vähendada{0}}lühisvoolu.
• 12–13% reaktsioonivõimeon soovitatavad rakendustele, mis nõuavad oluliste 3. -järku harmooniliste summutamist.

 

Õige reaktori valik tagab töökindluse, kondensaatori pikema tööea, parema võimsusteguri korrigeerimise jõudluse ja parema toitekvaliteedi kogu elektrisüsteemis.