Perché è necessario collegare un induttore in serie quando si esegue la compensazione del condensatore in parallelo?

Nei campi dei sistemi di alimentazione e della distribuzione di energia industriale, i condensatori paralleli vengono utilizzati per migliorare il fattore di potenza, stabilizzare la tensione di rete e ridurre le perdite di linea. Tuttavia gli osservatori più attenti noteranno che nelle applicazioni pratiche questi condensatori non sono collegati direttamente alla rete ma sono invece collegati in serie ad un reattore per formare un tutt'uno prima di essere messi in funzione. Questo design non è affatto ridondante; si tratta piuttosto di una misura cruciale per garantire il funzionamento sicuro, stabile ed efficiente del sistema di compensazione. Le ragioni principali di ciò sono le seguenti:

Ⅰ. Sopprimere la corrente di picco di chiusura per garantire la sicurezza dell'apparecchiatura

1. Danno: l'enorme picco di corrente (fino a diverse decine o addirittura centinaia di volte la corrente nominale del condensatore) causerà gravi effetti elettrodinamici e termici sul condensatore stesso, sul dispositivo di commutazione (contattore o interruttore automatico) e sulle apparecchiature elettriche collegate, riducendo la durata della vita dell'apparecchiatura e causando persino danni.

2. La funzione del reattore: il reattore in serie aumenta l'impedenza totale del circuito (XL=ωL). Nell'istante di chiusura dell'interruttore, la corrente di picco ad alta- frequenza farà sì che la reattanza induttiva (XL) del reattore diventi molto grande, limitando e smorzando così efficacemente l'ampiezza e la frequenza della corrente di picco, mantenendola entro un intervallo sicuro (di solito le specifiche richiedono che sia limitata a 5-10 volte la corrente nominale o meno), proteggendo l'intero dispositivo di compensazione e l'apparecchiatura della rete elettrica.

II. Prevenire l'amplificazione armonica ed evitare la risonanza del sistema

Nelle moderne reti elettriche sono presenti numerose correnti armoniche generate da carichi non-lineari come convertitori di frequenza e raddrizzatori. Queste armoniche rappresentano una seria minaccia per il sistema di compensazione del condensatore.

La funzione del reattore - fuori-di-fase: lo scopo di un reattore in serie è quello di alterare deliberatamente la frequenza di risonanza del circuito LC, in modo da evitare che coincida con le principali frequenze armoniche presenti nella rete elettrica (tipicamente 5a, 7a, 11a, 13a, ecc.), prevenendo così il verificarsi di risonanza.

III. Assorbimento di sub-armoniche specifiche per migliorare la qualità dell'energia (funzione avanzata)

1. Funzione: progettando con precisione l'induttanza del reattore, questo viene fatto risuonare in serie con il condensatore a una specifica frequenza sub-armonica (ad esempio, sintonizzato per risuonare con la 4,7a frequenza armonica). Per questa sub-armonica, l'impedenza del circuito della serie LC è estremamente bassa, simile a un'"autostrada", che può attrarre e assorbire (deviare) attivamente la corrente di questa sub-armonica dalla rete elettrica, impedendo così che venga immessa nella rete elettrica di livello superiore.

2. Risultato: questa configurazione non solo protegge il condensatore ma svolge anche una funzione di filtraggio, migliorando attivamente la qualità dell'energia della rete elettrica. Questo dispositivo viene solitamente definito filtro sintonizzato.

Jinneng elettricoReattori con filtro armonico-con nucleo in ferrotipicamente equipaggiati per banchi di filtri armonici chiusi-in metallo. Sono sintonizzati come richiesto per l'applicazione. Nella maggior parte delle applicazioni, i reattori sintonizzano il banco di condensatori su una frequenza vicina alla 5a armonica (ovvero. 270 hertz). Nei sistemi con profili di impedenza complessi o nei sistemi con grandi dispositivi che producono armoniche, i reattori possono sintonizzare il banco di condensatori su un numero di frequenze diverse tra la 2a e la 25a armonica.