2tom331

9. URZĄDZENIA DO KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ 664

Susceptancje fazowe mogą być mierzone w każdej fazie dwukrotnie w ciągu okresu napięcia źródła [9.26], Pomiar trzech faz trwa ok. 1/2 okresu, tj. 10 ms. Nadążne kompensatory — w zależności od zasady działania — potrzebują 20-^30 ms na pomiar i zmianę parametrów.

W czasie pomiarów nie dokonuje się zmian parametrów kompensatora, ani też podczas zmian parametrów kompensatora nie dokonuje się pomiarów. Kompensatory mogą być sterowane na podstawie zmierzonych fazowych mocy biernych lub składowych biernych prądów podstawowej harmonicznej. W przypadku współpracy z symetrycznymi odbiornikami wystarczają pomiary w obwodzie jednej fazy.

Nadążne kompensatory mocy biernej mogą być używane do zmniejszenia wahań napięcia przez powodowanie odpowiednich prądów biernych i wtedy mogą być sterowane na podstawie aktualnej wartości napięcia, niezależnie od pobieranej mocy biernej.

9.6. Filtry wyższych harmonicznych

9.6.1. Praca baterii zasilanych napięciem odkształconym

Przy zasilaniu kondensatora napięciem odkształconym, tzn. zawierającym wyższe harmoniczne, płynie przez niego prąd odkształcony, którego wartość skuteczną oblicza się z zależności

/ = v7f+7f+7f+TT7„² (9.94)

przy czym: /,, I₂,/₃,..., /„ — prądy poszczególnych harmonicznych.

W układach z symetrycznym przebiegiem krzywej prądu względem osi czasu, we wzorze (9.94) znikają harmoniczne parzyste, zaś w symetrycznych układach trójfazowych znikają ponadto harmoniczne o rzędach dzielonych przez 3.

W rzeczywistych układach trójfazowych zawsze występują harmoniczne zarówno parzyste, jak i o rządach dzielonych przez 3.

Reaktancja kondensatora X_Cn maleje ze wzrostem rzędu tt harmonicznej wg zależności

X_r.=

a>C₁ nc^C,

Prądy poszczególnych harmonicznych zgodnie ze wzorem

(9.95)

K = VJX c. = nVJX_cx (9.96)

mogą osiągać duże wartości, zwłaszcza w pobliżu częstotliwości rezonansowych i prąd kondensatora może przekroczyć dopuszczalną wartość, która wg IEC wynosi

Aiop —

Dopuszczalna zawartość harmonicznych w prądzie baterii obliczona ze wzoru

(9.97) przy napięciu zasilającym U = 1,1 U_bN i g = 25 może wynosić

= h \/l,3²—1,1² = 0,69/n = 0,69/_w

a przy napięciu U = U_N

U = 0,83/,

9.6.2. Wpływ baterii kondensatorów na odkształcenie napięcia zasilającego

Współczynnik odkształcenia napięcia w procentach¹ określa wzór

v= i u² = 100 /£ (UJU,)² (9.98)

V n = 2 V n = 2

przy czym: u„ = (UJUJ-100 — procentowa wartość M-tej harmonicznej napięcia; 17„, U _i — wartości n-tej i pierwszej harmonicznej napięcia, V.

Według krajowych zaleceń [9.37] górna granica sumowania g = 25. Przepisy innych państw podają inne wartości g, aż do g = 50.

Wartości (fazowe) wyższych harmonicznych napięcia oblicza się z zależności

V_n = /„Z„ (9.99)

w której: /„ — prąd n-tej harmonicznej źródła wyższych harmonicznych prądu (przekształtnika, pieca łukowego), A; Z_n — impedancja wypadkowa układu n-tej harmonicznej.

W układzie bez baterii kondensatorów impedancja ta ma charakter indukcyjny, co wynika ze wzoru

Z„ = y/Rl+Wuf (9.100)

przy czym X_Ll — reaktancję wypadkową układu oblicza się ze wzoru (9.78).

Wypadkowa reaktancja układu z baterią kondensatorów dla n-tej harmonicznej jest określona wzorem

Z„ = jR²n+(nX_Ll-X_cJnY (9.101)

A więc załączenie baterii kondensatorów zmienia w sposób zasadniczy charakterystykę wypadkowej impedancji układu, a nawet w pewnym przedziale jej charakter (z indukcyjnego na pojemnościowy).

Charakterystyka modułu impedancji, która miała w przybliżeniu przebieg prostoliniowy 1 narastający ze wzrostem n, przybiera — po załączeniu baterii — kształt charakterystyki rezonansowej 2 (rys. 9.14), z maksimum przy harmonicznej n_p rezonansu równoległego.

Z rysunku 9.14 widać, że przy nie zmienionym wymuszeniu prądowym wartości wyższych harmonicznych napięcia rzędów n < rij wzrosną, zaś rzędów n > rij — zmaleją. Wartość tij — tzw. harmonicznej neutralnej nie ulegnie zmianie, przy czym

njtsjln, (9.102)

Rys. 9.14. Charakterystyka modułu impedancji układu sieciowego

1 — bez baterii, 2 z baterią kondensatorów

W literaturze anglojęzycznej, a ostatnio i w krajowej, współczynnik odkształcenia określa się symbolem THD — Total Hormonie Distortion, przy czym współczynnik odkształcenia prądu oznacza się THD,, a odkształcenia napięcia, jeśli powstałaby niejednoznaczność symbolem THD,j.