2tom333

9. URZĄDZENIA DO KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ 668

taki układ nazywa się filtrem, a poszczególne filtry — gałęziami. Mówi się więc np. o czterogałęziowym filtrze dla 5., 7., 11. i 13. harmonicznej i oznacza go F5 + F7 + F11 +F13.

Filtr prosty ma przy uzyskiwanych obecnie dobrociach dławików i kondensatorów dość wąski zakres filtrowania. Jeśli źródło generuje harmoniczne wyższych rzędów, np. 17., 19., 23., 25. itd., to czasem filtr czterogałęziowy uzupełnia się filtrem szerokopasmowym, który filtruje całe pasmo harmonicznych stanowiąc dla nich gałąź poprzeczną o małej impedancji.

Schemat filtru prostego i szerokopasmowego pokazano na rys. 9.16, a charakterystyki impedancji układu z takimi filtrami na rys. 9.17.

Zainstalowanie fc-gałęziowego filtru jest przyczyną wystąpienia w układzie k rezonansów szeregowych (przy częstotliwościach filtrowanych) i k rezonansów równoległych przy częstotliwościach pośrednich (rys. 9.17). Częstotliwości tych rezonansów wzajemnie przeplatają się, przy czym jako pierwszy, przy wzroście n od jedności, wystąpi zawsze rezonans prądów.

Filtr szerokopasmowy powoduje obniżenie charakterystyki impedancji dla wyższych harmonicznych większych niż największy rząd harmonicznej filtrowanej (zwykle 11 lub 13).

9.6.5. Dobór podstawowych parametrów filtrów

Do podstawowych parametrów filtru zalicza się: liczbę gałęzi filtru, a właściwie rzędy wyższych harmonicznych filtrowanych, napięcie i moc baterii kondensatorów filtru, indukcyjność (lub reaktancję) dławika.

Jako dane wyjściowe przy doborze filtru służą: poziom odkształcenia napięcia i moc zwarcia na szynach w miejscu przyłączenia filtru, prądy wyższych harmonicznych źródła harmonicznych (z pomiarów lub danych jego dostawcy); impedancja dla wyższych harmonicznych silników, najwyższe napięcie sieci, do której będzie przyłączony filtr, moc baterii potrzebna do kompensacji mocy biernej, parametry jednostek kondensatorowych baterii.

Przekroczony poziom odkształcenia napięcia uzasadnia zastosowanie filtru. W zakładzie z przekształtnikami 6-pulsowymi¹ stosuje się dwugałęziowc filtry 5. i 7. harmonicznej, z przekształtnikami 12-pulsowymi — F5 + F11+F13, z przekształtnikami 6- i 12-pul-sowymi — F5 + F7 + F11+F13, z piecami łukowymi — F2 + F3 +F4 + F5.

Częstotliwość (względną) pracy filtru dobiera się nieco mniejszą od rzędu filtrowanej harmonicznej: dla F5 — n₅ = 4,9+4,98; dla F7 — n₇ = 6,9 + 6,97; dla Fil — n_n = = 10,9+10,95; dla F13 — n_I3 = 12,9 + 12,95, aby uniknąć przeciążenia filtru [9.27],

Napięcie baterii w filtrze jest wyższe od napięcia na zaciskach filtru k„_F razy, przy czym

(9.106)

zatem przy

n_F = 2    3    4    5    7    11    13

k_Fn = 1,333 1,125 1,067 1,042 1,021 1,008 1,006 Po załączeniu filtru nastąpi wzrost napięcia proporcjonalny do współczynnika wyrażonego wzorem

(9.107)

k_Q¹ l+QJS_k

Maksymalne napięcie na zaciskach baterii danej gałęzi filtru jest określone zależnością

UbF ~ ^nF^Q

(9.108)

w której U_s— najwyższe napięcie sieci w miejscu pracy filtru. Znamionowe napięcie baterii w filtrze spełnia warunek

U_bN » U_bF    (9.109)

przy czym nie uwzględnia się tu dopuszczalnego przeciążenia napięciowego baterii o 10%.

Uwaga: Napięcie pracy każdej baterii filtru czterogałęziowego jest inne. jednak ze względu na unifikację dobiera się takie same jednostki we wszystkich gałęziach.

Prąd baterii w n-tej gałęzi filtru

h_F = s/l f+12    (9.110)

Prąd /₁ zależy od stosunku napięcia pracy baterii filtru do jej napięcia znamionowego i jest wyrażony wzorem

I = k^hF i —LI

^ bS

przy czym k„ = U_bF/V_hN Stąd

hp ~ V

współczynnik napięciowego wykorzystania baterii.

(9.111)

(9.112)

Maksymalny dopuszczalny prąd kondensatora wynosi wg IEC 1,3I_hN, ale do filtrów produkuje się kondensatory, których I_bmn = 1,5I_bN. A zatem

-M.

(9.113)

^bN \j p²-k²u

przy czym: p — stopień dopuszczalnego przeciążenia baterii prądem, zaś współczynnik

*i= 1/n/V-*2    (9-114)

Zakłada się, że przez gałąź filtru danej harmonicznej popłynie cały prąd tej harmonicznej źródła, a ponadto małe prądy innych harmonicznych. Ich udział uwzględnia się zmniejszając wartość p² do 1,6 (zamiast 1,69) dla p = 1,3 oraz do 2,16 (zamiast 2,25) dla P = 1,5.

Stąd moc baterii w filtrze, wyrażona w kilowarach

Q_bF>y/^V_Mk_lI_wk-10-³    (9.115)

Moc tę koryguje się (wzwyż) do wartości podziclnej przez 3Q_jN, przy czym Q_jfl — moc znamionowa jednostki kondensatorowej.

Parametry filtru oblicza się z następujących zależności:

X_c = -^-;

Q_bs

„2

(9.116)

Stąd pojemność wyrażona w mikrofaradach i indukcyjność wyrażona w milihenrach

C =

10⁶ _ 3184,7 u>_lX_c X_c

L =

*„-10³

= 3,18X,

(9.117)

X,

1

Oprócz określenia pulsowy spotyka się nazwę tętnieniowy lub taktowy.