zpět na kompenzaci

Kompenzace jalové energie

Pro provoz některých elektrických zařízení, ať na straně elektrických sítí nebo na straně spotřebičů elektrické energie, je nutné vytvořit elektromagnetické nebo elektrické pole. To se vytváří buď indukčností (motory, transformátory apod.) nebo kapacitou (kondenzátory, elektrody). Na indukčnosti dochází vlivem průchodu proudu k jeho fázovému posunu za napětím, na kapacitě se fázově opožďuje napětí za proudem. Chování jednotlivých prvků je možné popsat jejich impedancí, která v sobě zahrnuje nejen složku činnou, ale i složku jalovou.
Jalovou je nazývána z důvodu, že energii do této impedance vloženou nelze zužitkovat, ale přesto se přenáší mezi zdrojem a spotřebičem. Při tomto přenosu vznikají na prvcích přenosových a distribučních sítí ztráty, které jsou ve formě tepla vyzařovány do okolí. Proto je velmi účelné vkládat do elektrických sítí další zařízení, kterými se jejich charakter (tedy i impedance) změní a ztráty se tím eliminují (kompenzují).

Účiník cosφ

      Účiník je fyzikální veličina, která vyjadřuje podíl činného (je energie, která se skutečně přemění na jiné formy) a zdánlivého výkonu (součin napětí a proudu procházejícího obvodem) v elektrickém obvodu střídavého proudu. Vyjadřuje, jak velkou část zdánlivého výkonu lze přeměnit na užitečnou energii. Účiník závisí na vzájemném fázovém posuvu proudu a napětí. Vypočítá se jako kosinus tohoto posuvu a tak se také značí (cosφ).
      Účiník je bezrozměrný a jeho hodnota se pohybuje od nuly do jedné, přičemž jednotkový účiník znamená, že celý výkon je činný (fázový posuv je nulový), nulový účiník znamená, že celý výkon je jalový, zátěž je čistě kapacitní nebo čistě indukční a fázový posuv je tedy ±90°. Nízké hodnoty účiníku znamenají vyšší ztráty energie.
      Pokud obvod obsahuje také součástky nesinusového charakteru (obsahuje vyšší harmonické), je třeba vedle jalového výkonu uvažovat i tzv. deformační výkon. Tento způsobí další snížení činného výkonu oproti zdánlivému a výsledný účiník se pak někdy pro odlišení nazývá opravdový účiník.
      Zlepšení hodnoty účiníku, tzn. zmenšení jalového výkonu lze provést správným návrhem a provozováním zdrojů, přenosové soustavy a spotřebičů (správné dimenzovaní transformátorů, využití synchronních motorů, správné dimenzování asynchronních motorů a omezení jejich hodu naprázdno apod.) nebo použitím kompenzačních zařízení, které jsou zdrojem jalového výkonu.
      Kompenzací účiníku (PFC - Power Factor Correction) dosáhneme kromě snížení odběru jalové energie také snížení tepelných ztrát v rozvodné soustavě. S kompenzací účiníku je možno v mnoha případech spojit i řešení problémů filtrace harmonických a energetického rušení, symetrizace nebo kolísání napětí (flikr).

Obrázek

Harmonické frekvence

      Rozvoj moderní polovodičové techniky vedl ke zvýšení počtu nelineárních zátěží v sítích, které negativně ovlivňují jejich parametry. Takové zařízení je zejména výkonová elektronika jako regulátory pohonů, usměrňovače, elektronické předřadníky a napájecí zdroje. Tyto jsou spolu s dalšími nelineárními spotřebiči (výbojky, zářivky, svářečky apod.) zdrojem harmonických frekvencí, které přispívají ke zvýšení zatížení prvků rozvodné soustavy.
      Harmonické frekvence jsou generovány průtokem proudu nelineární zátěží napájené sinusovým napětím. Typický nesinusový průběh zdeformovaného proudu je složen ze základní harmonické (harmonická 1.řádu) a množství harmonických vyšších řádů, které jsou celistvé násobky základní frekvence (především 5, 7 a 11 řádu).
      Harmonické proudy přeměněné zátěží ze základní harmonické protékají obvodem ke zdroji a následkem toho se objeví harmonické napětí na impedanci zdroje a tedy i v celé instalaci. Toto má za následek vznik problémů jako je přetížení středního vodiče, přehřívání transformátorů, přetěžování kompenzačních kondenzátorů, vypínání jističů a ochran, poruchy počítačů a dalších citlivých spotřebičů, skinefekt, poruchy v sítích apod.
      Harmonické frekvence lze omezit třemi způsoby:

pasivním filtrem – LC obvod je naladěn na harmonickou frekvenci, při které ná minimální impedanci. Harmonické proudy se tak uzavírají přes tento obvod. Pasivní filtry se navrhují pro jednu dominantní harmonickou frekvenci. Pro více dominantních harmonických frekvencí je třeba navrhnout více laděných LC obvodů do jednoho zařízení. U malých zařízení lze pasivní filtry navrhovat jako širokopásmové. Toto řešení je jednoduché a finančně nejméně náročné.
izolačními transformátory – s vinutím zapojeném do trojúhelníka se ve vinutí uzavírá 3 řád harmonické frekvence a tím tuto frekvenci izoluje od napájecí sítě. Při průchodu proudu 3. harmonické frekvence trojfázovou soustavou se tyto proudy sčítají ve středním pracovním vodiči a neúměrně ho tak zatěžují.
aktivní filtry – proudovým transformátorem se měří obsah harmonických v proudu zátěže. Tento je přiveden do regulátoru aktivního filtru a pomocí generátoru proudu vytváří jeho kopii. Díky tou je v následujícím cyklu přiveden do napájení s opačnou fází a harmonické proudy se odečtou. Z napájecí sítě je tak odebírán pouze proud 1. harmonické. V praxi je obsah harmonických proudů redukován až o 90%.

Nahoru

Metody kompenzace

Z hlediska umístění kompenzačního zařízení vzhledem ke spotřebiči a napájecí síti definujeme tři způsoby:

individuální kompenzace – kompenzační zařízení je připojeno na přímo na svorky spotřebiče a nebo v jeho blízkosti. Jalová energie je eliminována přímo v místě vzniku. Tím jsou vyloučeny ztráty ve vedení. Individuální kompenzace je typická pro stále provozovanou zátěž s konstantním příkonem např. kompenzace asynchronních motorů, transformátorů, zářivek a výbojek atd. Dosažené úspory jsou nejvyšší, hospodárnost kompenzace však závisí na využití spotřebiče.
skupinová kompenzace – kompenzační zařízení je připojeno na skupinu spotřebičů. V tomto případě je odlehčen úsek vedení od této kompenzace ke zdroji. Vlivem nesoudobosti provozu spotřebičů vychází kompenzační výkon menší než při individuální kompenzaci každého spotřebiče a je již nutná jeho automatická regulace.
centrální kompenzace – je typická pro rozsáhlé elektrické systémy a používá se pro kompenzaci z jednoho odběrného místa. Obvykle je připojena v hlavní rozvodně závodu na přípojnicích vstupní trafostanice. Vlivem nesoudobosti spotřebičů opět klesá potřebný kompenzační výkon. Rovněž je nutná automatická regulace zaručující přesné dodržování účiníku v předepsaném rozsahu.
kombinovaná kompenzace – představuje kombinaci předchozích variant.

Podle zapojení a způsobu spínání kondenzátorových baterií lze kompenzační zařízení rozdělit:

klasické kompenzátory – kondenzátorová baterie je připínána k síti pomocí stykače s odporovým spínáním, který omezuje přechodový jev. Klasické kompenzátory jsou vhodné do sítí s nízkým podílem nelineárních zátěží (bez harmonických frekvencí) a do prostředí, kde nehrozí vznik rezonance kapacity kompenzace s indukčností zátěže. Výhodou jsou malé ztráty a příznivá cena.
hrazené (chráněné) kompenzátory – kondenzátorová baterie je zapojena sériově s tlumící tlumivkou a tvoří tím LC obvod pracující jako širokopásmový filtrační obvod pro harmonické nad rezonančním kmitočtem obvodu. Hrazené kompenzátory jsou určeny do sítí s vyšším podílem nelineárních zátěží a do prostředí kde hrozí nebezpečí vzniku rezonance kompenzační kapacity s indukčností zátěže nebo transformátoru. Připínání k síti je pomocí stykače s odporovým spínáním omezující přechodový jev, ovládaný regulátorem jalového výkonu.
hrazené (chráněné) kompenzátory s bezkontaktním spínáním – kondenzátorová baterie je zapojena sériově s tlumící tlumivkou a tvoří tím LC obvod pracující jako širokopásmový filtrační obvod pro harmonické nad rezonančním kmitočtem obvodu. Hrazené kompenzátory jsou určeny do sítí s vyšším podílem nelineárních zátěží a do prostředí kde hrozí nebezpečí vzniku rezonance kompenzační kapacity s indukčností zátěže nebo transformátoru. Připínání k síti je však řešeno pomocí tyristorových spínačů bez přechodových jevů. Vysoká rychlost regulace (teoreticky je dána frekvencí sítě tzn. až 20ms, typicky 80ms s nastavitelnou prodlevou) a kvalita kompenzace vyváží vyšší pořizovací náklady na kompenzaci.
filtračně kompenzační zařízení – je zařízení individuálně konstruované na základě měření rozvodné soustavy. Kompenzační filtr tvoří sériový rezonanční LC obvod naladěný na harmonickou frekvenci (rezonanční frekvenci), při které má minimální impedanci a tím filtruje harmonické proudy, vznikající na různých zařízeních připojených na síť. Tento LC obvod se připojuje paralelně k rozvodové soustavě co nejblíže místu vzniku harmonických frekvencí. Pro harmonické nižší než je rezonanční frekvence se však chová jako kompenzační obvod, tedy pouze kompenzuje jalový výkon.
dekompenzační zařízení - jsou určené pro kompenzaci kapacitního proudu, který vzniká na prvcích rozvodové soustavy (např. kabely, dlouhá vedení naprázdno apod.). Dodává do sítě induktivní výkon. Řízení probíhá nejčastěji spínáním jednotlivých kompenzačních tlumivek (dříve dekompenzačních) a je vhodné je kombinovat s kondenzátorovou kompenzací.

Nahoru

Návrh výkonu kompenzace

Za normálních provozních podmínek některé elektrické zátěže (např. elektromotory, svářečky, zářivková svítidla či obloukové pece) nevyžadují od zdroje pouze dodávku činné, ale také jalové energie. Tato energie je sice nutná ke správnému provozování zátěže, není však přeměněna v užitečnou práci a proto je považována za nežádoucí zátěž, která se přenáší mezi zdrojem a spotřebičem. Výkon přeměněný na užitečnou práci nazýváme výkonem činným. Celkovou zátěž se zahrnutím výkonu činného a jalového nazýváme výkonem zdánlivým.
Zdánlivý výkon se vypočte podle vztahu Rovnice

U - napětí [V] I - proud [A] S - výkon zdánlivý [VA] P - výkon činný [W] Q - výkon jalový [var] Existence harmonických vyšších řádů zvyšuje zdánlivý výkon. Se zahrnutím tzv. výkonu deformačního (způsobeného existencí harmonických) D se výkon zdánlivý vypočte podle vztahu Rovnice

S - výkon zdánlivý [VA] P - výkon činný [W] Q - výkon jalový [VAr] D - výkon deformační [VAr] Hodnoty jednotlivých výkonů vypočítáme ze vztahů
Činný výkon: Rovnice

Jalový výkon: Rovnice

Klasický jalový výkon čistě sinusového průběhu není spotřebováván a slouží k vytváření magnetických polí.
Deformační výkon: Rovnice

Deformační výkon reprezentuje vliv harmonických napětí a proudů.
Tzv. opravdový účiník, který v sobě zahrnuje i deformační výkon, se pak vypočte podle vztahu Rovnice

S - výkon zdánlivý [VA] P - výkon činný [W] O podílu jalové složky na celkovém zdánlivém výkonu vypovídá účiník (cos φ). V případě, že účiník je roven 1, přenáší se pouze činná složka, zdánlivý výkon je roven činnému a provoz zařízení je nejvíce ekonomický (minimální úbytky napětí, ztráty výkonu – optimální využití přenosové soustavy). Z tohoto důvodu je stanovena v zákoně č. 458/2000 Sb. závazná hodnota účiníku odebíraného výkonu – tzv. neutrální hodnota v rozmezí 0,95 induktivního charakteru až 1,00. Nejběžnější spotřebiče elektrické energie v průmyslových sítích mají induktivní charakter, v první řadě jsou to elektrické pohony. Plně zatížený motor pracuje s účiníkem 0,7 až 0,9 (záleží na jeho velikosti, typu a technologické úrovně zpracování), ale při běhu naprázdno může mít účiník roven až 0,3.
Pokud známe spotřebu činné energie A [kWh], jalové energie B [kvarh] a počet provozních hodin zátěže t [h], můžeme původní účiník cosφ₁ vypočíst podle vztahu Rovnice

a nebo pro tgφ platí Rovnice

Průměrný činný výkon zátěže pak vypočteme Rovnice

P - výkon činný [W] t - čas [h] Stanovíme cílový účiník cosφ₂, (např. podle požadavku rozvodných závodů 0,95-0,98, v případě kombinované kompenzace podle umístění kompenzačního prvku). Výkon kondenzátorové baterie potřebný ke změně fázového posuvu pak zjistíme dosazením do rovnice Rovnice

Q_C - výkon jalový [VAr] P - výkon činný [W] tgφ₁ – vypočítaný z cosφ₁ – původní účiník před korekcí tgφ₂ – vypočítaný z cosφ₂ – cílový účiník
Rovnice

Na následujícím obrázku je znázorněn fázový diagram před (index 1) a po instalaci kompenzační baterie (index 2) při stejném činném výkonu. Vektor Q_K pak vyjadřuje potřebný kompenzační výkon. Obrázek

Nahoru

Návrh typu kompenzace

Kompenzační zařízení musí být navrženo vzhledem k prostředí, ve kterém bude pracovat. To je odvislé zejména od technologického vybavení firmy. Proto je nutné získat co možná největší přehled o charakteru daného odběru např:

pomalé nebo rychlé (obvykle doprovázené výskytem harmonických, jelikož spínání se provádí například bezkontaktními polovodičovými prvky) změny odebíraného výkonu
administrativní budovy s počítačovými sítěmi
objekty s rozsáhlými osvětlovacími soustavami
zařízení s řízenými pohony
těžký provoz např. s tavícími pecemi (obloukové, indukční, odporové řízené polovodiči apod.)

      Komplexní přehled o zatížení a obsahu harmonických získáme prostřednictvím měření síťovým analyzátorem, z údajů digitální měřící soupravy energetiky a z odběrových diagramů nebo faktur za odebranou elektrickou energii.
      Na základě těchto hodnot se s určitou rezervou navrhne výkon kompenzační baterie a podle kolísání odběru se stanoví nejmenší stupeň a optimální řazení výkonu. Kompenzaci je třeba zkontrolovat na možnost rezonance s napájecím transformátorem, respektive na možnost odsávání frekvence HDO.
      Vhodným měřítkem pro zhodnocení vlivu zdrojů harmonických je tzv. “Zkratové číslo” (ZČ), které je definováno jako poměr zkratového výkonu v místě připojení odběru k zdánlivému výkonu všech zdrojů harmonických. Pokud je toto číslo větší než 200 je riziko vlivu harmonických malé a lze použít klasický nehrazený kompenzační rozváděč, v intervalu 200 až 100 je míra rizika střední a je nutné použít hrazený kompenzační rozváděč. ZČ menší než 100 je riziko již značné a je nutné použít laděné filtry k eliminaci harmonických. Rovnice

S_T - výkon transformátoru eK - napětí nakrátko S_P - příkon nelineární zátěže
Tečka

Kompenzace s kompenzačními kondenzátory
Kompenzace s kondenzátory jsou vhodné do sítí s nízkým podílem nelineárních zátěží (bez harmonických frekvencí) a do prostředí, kde nehrozí vznik rezonance kapacity kompenzace s indukčností zátěže. Jejich výhodou jsou malé ztráty a příznivá cena, nevýhodou je pak citlivost na přepětí.
Připojením kondenzátoru na zdroj napětí má 1-fázový kondenzátor jalový výkon Q_C Rovnice

Q_C - jalový výkon kondenzátoru [VAr] U - napětí [V] ω - úhlová rychlost C – kapacita kondenzátoru [F] Pro 3-fázový kondenzátor zapojený do trojúhelníka pak platí vztah Rovnice

Q_C - jalový výkon kondenzátoru [VAr] U - napětí [V] ω - úhlová rychlost C – kapacita kondenzátoru [F] Výkon kondenzátoru při jiné frekvenci a napětí Rovnice

Q₁ – jmenovitý výkon kondenzátoru [VAr]       Q₂ - výkon kondenzátoru při napětí U₂ [VAr]       U₁ – jmenovité napětí kondenzátoru [V]       U₂ – jmenovité napětí sítě [V]       f₁ – jmenovitá frekvence kondenzátoru [Hz]       f₂ – jmenovitá frekvence sítě [Hz]       Kvalitu kondenzátoru ovlivňují ztráty sestávající se ze ztrát dielektrika, vnitřních pojistek vybíjecích rezistorů apod. Ztráty závisí taktéž na teplotě a to nejen se zvyšující se ale i s teplotou pod 0°C. Výrazně pak rostou ztráty při výskytu harmonických frekvencí.
      Vliv na životnost kondenzátorů má nadměrná provozní teplota, která urychluje degradaci dielektrika. Rychlé změny teploty pak mohou vyvolat degradaci částečnými výboji v dielektriku. Proto kde není možné zajistit vhodné chlazení, musí být použity kondenzátory s vyšším jmenovitým napětím.
      Významnou vlastností kondenzátoru je frekvenční závislost jejich impedance. Kapacitní reaktance X_C je jalovou složkou impedance Rovnice

X_C – kapacitní reaktance [Ω] ω - úhlová rychlost C – kapacita kondenzátoru [F] Z toho vyplývá, že se zvyšující se frekvencí, reaktance klesá. Připojíme-li tedy kondenzátor do sítě s výskytem harmonických a bude pro ně představovat velmi nízkou impedanci. Tím vzroste proud protékající kondenzátorem a tento bude přetěžován. Současně se budou přetěžovat i části sítě mezi zdrojem harmonických a kondenzátorem. Proto lze prosté kondenzátory použít v sítích s malými úrovněmi energetického rušení, kde podíl nelineárních spotřebičů nepřesahuje 10-15% výkonu napájecího transformátoru.

Nahoru

Hrazené kompenzace
      Hrazené kompenzace jsou určeny především do sítí s vyšším podílem nelineárních zátěží (s výskytem harmonických frekvencí), a do prostředí, kde hrozí nebezpečí vzniku rezonance kompenzační kapacity s indukčností zátěže. Je vhodný do provozů, kde je nutné omezit rušivé působení kompenzačních rozvaděčů na rozvodnou soustavu. Zamezují také nežádoucím platbám za nedodržení účiníku a zlepšují napěťové poměry v síti.
      V hrazeném kompenzačním rozváděči je sériově zapojená tlumící tlumivka s kondenzátorem tvořící rezonanční LC obvod pracující jako širokopásmový filtrační obvod pro harmonické nad rezonančním kmitočtem obvodu. Tím zamezuje vzniku rezonančních jevů, které by měly za následek snížení životnosti kondenzátorů, vypínání jističů a jiných ochran nebo poškození citlivějších spotřebičů. Tlumivky také omezují amplitudu proudových rázů vznikajících při spínání kondenzátorů.
      Frekvence rezonance tlumící tlumivky a kondenzátoru je záměrně volena tak, aby nedocházelo k rezonanci na nějaké charakteristické harmonické a tím k přetěžování kondenzátoru. Tento rezonanční obvod je charakterizován činitelem útlumu p, který odpovídá rezonančnímu kmitočtu podle vztahu Rovnice

p – činitel útlumu f₁ – základní frekvence [Hz] f_r – rezonanční frekvence [Hz] Pro 3. řád harmonické (150 Hz) to je zpravidla volí 134 Hz (p=14%), 5. řád harmonické (250 Hz) to je zpravidla 189 Hz (p=14%), protože zde se musí vzít v úvahu vysílací frekvence HDO (216 ²/₃ Hz) nebo 210 Hz (p=5,67%) bez signálu HDO nebo s vysílací frekvencí 183 ¹/₃ Hz od kterého musí být dostatečný odstup, aby obvod neodsával tónovou frekvenci vysílače. Tento LC obvod pak i částečně tuto dominantní harmonickou filtruje a tím snižuje celkové zkreslení napětí THD U.
Reaktance LC obvodu Rovnice

X_LC – reaktance LC obvodu [Ω] p – činitel útlumu X_C – kapacitní reaktance [Ω] Skutečný výkon hrazeného kompenzačního LC obvodu (kondenzátor s tlumící tlumivkou) bude Rovnice

Q_LC - jalový výkon LC obvodu[VAr] U_SN – jmenovité sdružené napětí sítě [V] X_LC – reaktance LC obvodu [Ω] nebo Rovnice

Q_LC - jalový výkon LC obvodu[VAr] U_N – jmenovité napětí sítě [V] U_CN – jmenovité napětí kondenzátoru [V] Q_C - jalový výkon kondenzátoru [VAr] p – činitel útlumu Napětí na kondenzátoru Rovnice

U_C – napětí na kondenzátoru [V] U_SN – jmenovité sdružené napětí sítě [V] p – činitel útlumu Podle hodnoty napětí U_C pak zvolíme jmenovité napětí kondenzátoru vyšší než je tato hodnota. Dosazením do vzorce pak dostaneme kapacitu kondenzátoru Rovnice

C – kapacita kondenzátoru [F] U_C – napětí na kondenzátoru [V] f – frekvence sítě [Hz] Z kapacitní reaktance a činitele útlumu vypočítáme induktivní reaktanci tlumivky Rovnice

X_L – induktivní reaktance [Ω] X_C – kapacitní reaktance [Ω] p – činitel útlumu Induktivní reaktance poslouží ke stanovení indukčnosti tlumivky ke kondenzátoru a jejímu správnému výběru Rovnice

L – indukčnost tlumivky [H] X_L – induktivní reaktance [Ω] f – frekvence sítě [Hz]

Nahoru

Kompenzační filtry
      Kompenzační filtr je sériový rezonanční LC obvod, který filtruje harmonické proudy, vznikající na různých zařízeních připojených na síť. V praxi je nejčastěji takové zařízení řešeno jako několik samostatných LC obvodů naladěných na jednotlivé harmonické. Jejich návrh se nejčastěji provádí na základě analýzy energetického rušení v síti.
      Sériový LC obvod je v sítích NN naladěn na harmonickou frekvenci (rezonanční frekvenci), při které má minimální impedanci. Tyto LC obvody se připojují paralelně k rozvodové soustavě co nejblíže místu vzniku harmonických frekvencí. Eliminací harmonických složek proudu se také sníží obsah harmonických napětí a zlepší se tím i kvalita síťového napětí.
      Kompenzační filtr tvoří sériový RLC obvod, kde ohmická (ztrátová) složka R představuje sériový odpor. Impedance obvodu je Rovnice

Z – impedance [Ω] R – ohmický odpor [Ω] ω - úhlová rychlost L – indukčnost tlumivky [H] C – kapacita kondenzátoru [F] Kompenzační filtr se chová pro frekvence menší než rezonanční jako kapacita a pro 1. harmonickou kompenzuje jalový výkon. Pro rezonanční frekvenci, na kterou je naladěn, představuje zkrat a pro vyšší frekvence má induktivní charakter.
Pokud uvažujeme i odpor R, pak obvodem prochází proud závislý na frekvenci Rovnice

I - proud [A] U - napětí [V] R – ohmický odpor [Ω] ω - úhlová rychlost L – indukčnost tlumivky [H] C – kapacita kondenzátoru [F] Čistě ohmický proud je Rovnice

I_R – činný proud [A] U - napětí [V] R – ohmický odpor [Ω] Z toho vyplývá, že pokud je výraz pod odmocninou roven 1, pak obvod odebírá činný proud. K tomu dochází právě v rezonanci, když ω=ω_r a tedy Rovnice

ω_r - úhlová rychlost v rezonanci L – indukčnost tlumivky [H] R – ohmický odpor [Ω] C – kapacita kondenzátoru [F] Q – činitel jakosti filtru Současně je takto definován činitel jakosti filtru Q.
Výraz Rovnice

F – činitel rozladění ω - úhlová rychlost ω_r - úhlová rychlost v rezonanci definuje činitel rozladění. Kmitočtovou závislost LC obvodu charakterizují kmitočty, při nichž poměr proudů klesne pod ¹/√₂. Tuto hodnotu splňují dvě hodnoty součinu Rovnice

F – činitel rozladění Q – činitel jakosti filtru Z předchozích vztahů vyplývá, že snižování činitele jakosti vede ke snižování amplitudy proudu v rezonanci a ke zvyšování činitele rozladění.

Nahoru

Návrh způsobu stupňovitého řízení kompenzačního výkonu

U stupňovitě řízeného kompenzačního zařízení je důležitou volbou počet a velikost jednotlivých stupňů. Volba počtu závisí na ne velikosti jednoho stupně, potřebném kompenzačním výkonu a zadané hodnotě vykompenzování Rovnice

N – počet stupňů Q_L - jalový výkon zátěže [VAr] P - výkon činný [W] Q_C1 - jalový výkon jednoho kompenzačního stupně [VAr] Velikost kompenzačního stupně lze určit z minimálního průměrného odebíraného výkonu Rovnice

Q_C1 - jalový výkon jednoho kompenzačního stupně [VAr] P_min – minimální činný [W] V praktických aplikacích nemusí být jednotlivé stupně stejně velké, ale odvození platí pro nejmenší stupeň a další stupně jsou nejčastěji jeho násobky.

Tečka

Kontaktní spínání
      Regulované kontaktní kompenzátory pracují na principu přímého připínání kompenzačních sekcí na kompenzovanou síť podle povelů regulátoru jalového výkonu. Používají se v aplikacích kde nejsou kladeny nároky na rychlost kompenzace.
      Při použití klasických stykačů je velkým nedostatkem vznik přechodových dějů při připnutí kondenzátorů na síť. Velké proudové rázy mohou dosahovat až 30-ti násobku jmenovitého proudu. Často mohou způsobit i vznik rušivých jevů při sepnutí jako zpětný vliv a napájecí síť. Tyto nevýhody lze eliminovat předřazením ochranných (tlumících) tlumivek a zejména použitím stykačů s odporovým spínáním.
      Stykače s odporovým spínáním jsou speciální variantou klasických stykačů. Jsou to stykače se dvěma sadami kontaktů, z nichž jedna spínaná v předstihu má v sérii spínací rezistory, zatímco druhá sada hlavních kontaktů tyto rezistory vzápětí překlene a připne kondenzátor k plnému napětí.

Tečka

Bezkontaktní spínání
Bezkontaktní spínání se používá tam, kde jsou kladeny nároky na rychlost změny jalového výkonu. Současně je nutno použití rychlého regulátoru jalového výkonu. U bezkontaktních kompenzačních sekcí je nahrazen stykač bezkontaktním spínačem. Kondenzátorům se zde předřazují ochranné (tlumící) tlumivky, aby se zamezilo přechodovým jevům a proudovým rázům při připnutí kondenzátoru na síť (nastalo by zničení polovodičového spínače). Použití tlumících tlumivek účinně hradí i harmonické frekvence.
V praxi je tento bezkontaktní spínač tvořen dvojicí antiparalelních tyristorů. Požadavky na toto spojení tyristorů vyžadují nutnost spínání tyristorů při průchodu nulou, tedy synchronně se sítí. Tento požadavek spolu s požadavky na rychlost spínání a opakování sepnutí kondenzátorů i částečně nebo plně nabitých komplikuje provedení řídících obvodů.

Nahoru