בחירת קצב התגובה לכורים סדרתיים בבנקי קבלים

מָבוֹא

כורים סדרתיים (הידועים גם בשםכורים שהופעלו) המשמשים עם מאגר קבלי כוח הוכחו רבות במערכות חשמל ברחבי העולם כדי לשפר את פיצוי הספק תגובתי, להפחית את הפסדי הקו, להגביל זרמי פריצה של מיתוג קבלים ולדכא עיוות הרמוני.

 

הבחירה של קצב תגובת כור מתאים היא קריטית מכיוון שזרמים הרמוניים מושפעים ממספר גורמים, כולל מקורות הרמוניים ברשת, עכבת מערכת ופרמטרים של בנק קבלים. קצב תגובה לא מתאים עלול להוביל לתהודה, עומס יתר של קבלים, התחממות יתר או כשל בציוד מוקדם מדי.

 

מאמר זה מסביר את העקרונות מאחורי בחירת קצב התגובה ומספק הדרכה מעשית ליישומי בנק קבלים.

 

1. הגבלת מיתוג זרם כניסת קבלים

זרם כניסת מיתוג קבלים הוא אחד הגורמים הנפוצים ביותר ללחץ על התקני מיתוג ובנקים קבלים. זרם פריצה מוגזם עלול לפגוע במגעים, מפסקים, קבלים ורכיבי מערכת חשמל אחרים.

 

שני סוגים של זרם פריצה מתרחשים בדרך כלל במהלך הפעלת בנק קבלים:

סוג 1: החלפת בנק קבלים בודדים

כאשר בנק קבלים עצמאי מופעל, זרם הכניסה המתקבל הוא בדרך כלל במסגרת יכולת העמידות המותרת של ציוד מיתוג סטנדרטי. ברוב המקרים, אין צורך באמצעי הגבלה נוכחיים נוספים-.

 

סוג 2: חזרה-ל-החלפת בנק קבלים אחורי

כאשר בנק קבלים נוסף מופעל בעוד בנק קבלים אחד או יותר כבר מחוברים למערכת, זרם כניסות גבוה בהרבה יכול להתרחש.

 

ניסיון בשטח מראה שזרם חולף זה עשוי להגיעפי 20 עד 250 מהזרם הנקובשל בנק הקבלים.

ניתן לבטא את זרם הכניסה כך:

 

אֵיפֹה:

(Q_C)=הספק תגובתי של קבלים

(X_L)=תגובת אינדוקטיבית מעגל

 

המשוואה מראה שהגדלת התגובה האינדוקטיבית של המעגל מפחיתה את זרם הכניסה. לכן, התקנת כור סדרתי שנבחר כהלכה מגבילה ביעילות את נחשולי המיתוג ומגנה הן על הקבלים והן על ציוד המיתוג.

 

2. בחירת דיכוי הרמוני וקצב תגובה

מערכות חשמל מודרניות מכילות מספר רב של עומסים לא ליניאריים, כגון:

• כונני תדר משתנה (VFD)
• מיישרים
• מערכות UPS
• תנורי קשת
• ממירי אנרגיה מתחדשת

 

התקנים אלה מייצרים זרמים הרמוניים המעוותים את צורת הגל של המתח ומשפיעים לרעה על מאגר קבלים.

 

כדי לשפר את איכות ההספק ולהגן על קבלים, כורים סדרתיים מותקנים בדרך כלל ככורי דיכוי הרמוניים.

 

השפעת הרמוניות על בנקי קבלים

צורת גל שאינה-סינוסואידית מורכבת ממרכיב תדר בסיסי בתוספת תדרים הרמוניים שהם כפולות שלמות של התדר הבסיסי.

 

במערכות כוח מעשיות, הסדרים ההרמוניים המשמעותיים ביותר הם:

• הרמוניה שלישית
• הרמוניה 5
• הרמוניה 7
• הרמוניה 11
• הרמוניה 13

 

בין אלה, ההרמוניה 5הוא בדרך כלל המרכיב הדומיננטי.

 

שקול מערכת המכילה רק את המתח הבסיסי ואת רכיב המתח ההרמוני החמישי. אם המתח ההרמוני החמישי מגיע ל-26.45% מהמתח הנקוב:

• מתח יתר הקבלים מגיע לכ-3.4%
• זרם יתר של קבלים מגיע לכ-65.6%
• עומס יתר של כוח תגובתי מגיע לכ-35%

 

ערכים אלה מדגימים בבירור את ההשפעה הקשה של הרמוניות על פעולת בנק הקבלים.

 

3. ניתוח תהודה

ניתן לחשב את הזרם ההרמוני כך:

אֵיפֹה:

• (E_n)=מתח הרמוני
• (X_B)=עכבת מערכת
• (X_L)=תגובת הכור
• (X_C)=תגובת קבלים
• (נ)=סדר הרמוני

 

תהודה מתרחשת כאשר:

 

תנאי התהודה המתאימים:

כדי למנוע תהודה ולדכא ביעילות זרמים הרמוניים, יש לעמוד בתנאי הבא:

 

זה מבטיח שענף הקבל מציג מאפיינים אינדוקטיביים בתדר ההרמוני היעד, ובכך מונע הגברה הרמונית.

 

4. קביעת קצב התגובה של הכור

בפרקטיקה ההנדסית, מקדם בטיחות של 1.5 נהוג ליישם:

 

לדיכוי הרמוני חמישי:

קצב התגובה (K) מוגדר כ:

אֵיפֹה:

(K)=קצב תגובת הכור

(X_L) תגובת כור תדר=בסיסית-

(X_C)=תגובת קבלים בתדר- יסודית

 

לכן, אשיעור תגובה של 6%.מנטרל למעשה את בנק הקבלים מתחת לתדר ההרמוני החמישי, מדכא הרמוניות מסדר 5 ומעלה, ומגביל את זרם הכניסות המיתוג לכפי חמישה מהזרם הנקוב.

 

5. מדריך לבחירת שיעור תגובה סטנדרטי

0.1% - 1% שיעור תגובה

בַּקָשָׁה:

• הגבלת זרם פריצה בלבד
• אין דרישה לדיכוי הרמוני

 

שימוש אופייני:

• מערכות חשמל נקיות עם תוכן הרמוני נמוך מאוד
• הגבלת זרם קצר-

 

4.5% - 6% שיעור תגובה

בַּקָשָׁה:

• דיכוי של הרמוניות מסדר 5- ומעלה

 

שימוש אופייני:

• מתקנים תעשייתיים
• מבנים מסחריים
• מערכות כלליות לפיצוי הספק תגובתי

 

קצב התגובה הנבחר ביותר

12% - 13% שיעור תגובה

בַּקָשָׁה:

• דיכוי של הרמוניות -מסדר שלישי ומעלה

 

שימוש אופייני:

• מערכות עם תוכן הרמוני 3 משמעותי
• פרויקטים מיוחדים להפחתת הרמוניה

 

תדר מערכת ישים

• מערכות חשמל 50 הרץ
• מערכות חשמל 60 הרץ

 

מַסְקָנָה

כורים מסדרה הם מרכיב חיוני בבנקים מודרניים של קבלים, המספקים הגנה יעילה מפני זרמי פריצה מיתוג, עיוות הרמוני ובעיות תהודה תוך שיפור איכות ההספק הכוללת ויעילות האנרגיה.

 

יש לבחור תמיד את קצב התגובה בהתאם לתנאי האתר בפועל ולמדידות הרמוניות:

• שיעור תגובה של 6%.מומלץ בדרך כלל עבור דיכוי הרמוני והגנה על בנק קבלים.
• כורי ליבה של 0.2%–1%- באווירמתאימים כאשר המטרה העיקרית היא להגביל את זרם הפריצה המתג, ובמידה פחותה, להפחית את זרם הקצר-.
• שיעורי תגובה של 12%-13%.מומלצים ליישומים הדורשים דיכוי של הרמוניות מסדר שלישי- משמעותיות.

 

בחירת כור נכונה מבטיחה פעולה אמינה, חיי שירות ארוכים של קבלים, שיפור בביצועי תיקון פקטור הספק ואיכות הספק משופרת בכל מערכת החשמל.