Воздействие гармоник - резонанс

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Одновременное использование емкостных и индуктивных устройств в распределительных сетях приводит к параллельному или последовательному резонансу, который проявляется соответственно в очень больших и очень малых значениях полного сопротивления. Изменения сопротивления вызывают изменения тока и напряжения в распределительной сети. В данном разделе будет рассматриваться только параллельный резонанс, как наиболее распространенный.

Рассмотрим следующую упрощенную электрическую схему (рис. M6) электроустановки, состоящей из:

  • питающего трансформатора;
  • линейных нагрузок;
  • нелинейных нагрузок, потребляющих токи высших гармоник;
  • конденсаторов для повышения коэффициента мощности.


Рис M06.jpg



Рис. M6 : Схема электроустановки


Ниже представлена эквивалентная схема для гармонического анализа (рис. M7). Если пренебречь активным сопротивлением R, то полное сопротивление Z определяется по формуле:

Z=\frac{jLs \omega}{1- LsC \omega^2}\ ,

где:
Ls - индуктивность питающей сети (вышерасположенный участок сети + трансформатор + линия);
C - емкость конденсаторов для повышения коэффициента мощности;
R - активное сопротивление линейных нагрузок;
Ih - ток гармоники.

Резонанс наступает тогда, когда знаменатель 1-LsCω2 стремится к нулю. Соответствующая частота называется резонансной частотой цепи. При этой частоте полное сопротивление достигает максимума, и возникают напряжения гармоник большой величины, приводящие к значительным искажениям формы питающего напряжения. Искажение формы напряжения сопровождается протеканием в цепи Ls+C токов гармоник, превышающих токи, потребляемые нагрузками.

В результате такая распределительная сеть и конденсаторы для повышения коэффициента мощности повергаются воздействию больших токов гармоник и перегрузкам. Чтобы избежать резонанса, последовательно с такими конденсаторами можно установить дроссели для защиты от гармоник.



Рис M07.jpg



Рис. M7 : Эквивалентная схема электроустановки, показанной на рис. M6