現代の電気システムでは、ハーモニクスの問題は、可変周波数駆動（VFD）、整流器、その他の電子電子デバイスなどの非線形負荷の使用の増加により、重大な懸念となっています。これらの非線形負荷は、高調波電流を電気ネットワークに注入します。これにより、機器の過熱、通信システムへの干渉、不正確な計量など、さまざまな問題が発生する可能性があります。シリーズリアクターは、回路内の高調波含有量を緩和するための効果的なソリューションの1つであり、シリーズリアクターサプライヤーとして、シリーズリアクターが回路の高調波コンテンツにどのように影響するかを掘り下げます。
電気回路での高調波を理解する
シリーズリアクターの役割について議論する前に、ハーモニクスとは何かを理解することが不可欠です。理想的な電気システムでは、電圧と電流波形は、通常は基本周波数（例えば、50Hzまたは60Hz）の単一周波数を持つ純粋な正弦波です。ただし、非線形負荷がシステムに接続されている場合、非正弦波で電流を描画します。これらの非正弦波電流は、基本周波数の整数倍である周波数を持つ一連の正弦波成分に分解できます。これらのコンポーネントは、Harmonicsと呼ばれます。たとえば、3番目の高調波は基本周波数の3倍の周波数を持ち、5番目の高調波は基本周波数の5倍の周波数を持ちます。
高調波は、電気回路にいくつかの問題を引き起こす可能性があります。電流のRMS（ルート - 平均 - 平方）値を増やすことができ、導体、変圧器、およびその他の機器の追加損失につながる可能性があります。これにより、機器の寿命が過剰になり、寿命が減少する可能性があります。さらに、高調波は電圧の歪みを引き起こす可能性があり、これが敏感な電子機器の性能に影響を与える可能性があります。
シリーズリアクターの仕組み
シリーズリアクターは、負荷または回路内の直列に接続された誘導装置です。インダクタのインピーダンスは、式（z = j \ omega l）で与えられます。ここで、（\ omega = 2 \ pi f）は角周波数、（l）は反応器の誘導であり、（j = \ sqrt {-1}）。
シリーズリアクターのインピーダンスは、周波数とともに増加します。基本周波数では、反応器のインピーダンスは比較的低いため、回路の通常の動作には最小限の影響を与えます。ただし、高調波電流の頻度が増加すると、反応器のインピーダンスも大幅に増加します。
高調波電流がシリーズリアクターを介して流れると、これらの高周波数成分の原子炉のインピーダンスの増加は、反応器全体に電圧低下を引き起こします。オームの法則（v = iz）によると、（v）は電圧低下、（i）は電流、（z）はインピーダンスです。原子炉のインピーダンスは、基本周波数と比較して高調波の場合ははるかに高いため、高調波電流の反応器全体の電圧降下ははるかに大きくなっています。
シリーズの反応器全体でこの電圧低下は、回路の残りの部分に流れることができる高調波電流の量を減らします。言い換えれば、シリーズリアクターは、高調波電流のフィルターとして機能し、電気システムに問題を引き起こす前に、それらをブロックまたは減衰させます。
シリーズリアクターの種類と高調波への影響
市場にはさまざまな種類のシリーズリアクターがあり、それぞれに独自の特性とアプリケーションがあります。
銅出力AC反応器
銅出力AC反応器銅材料として銅を使用する一種のシリーズリアクターです。銅は優れた電気伝導率を持っています。つまり、基本周波数での耐性が低いことを意味します。これにより、回路の通常の動作中の電力損失が低くなります。
高調波緩和のために、銅出力AC反応器の高い周波数インピーダンスは、高調波電流の流れを効果的に制限します。銅の抵抗が低いことは、高調波電流の流れにより熱生成が少ないことも保証します。これは、反応器の長期的な信頼性に有益です。
アルミニウム出力AC反応器
アルミニウム出力AC反応器別のオプションです。アルミニウムはよりコストがかかる - 銅の効果的な代替品です。アルミニウムは銅よりもわずかに高い抵抗性を持っていますが、それでも依然として優れた導体です。
アルミニウム出力AC反応器のインピーダンス特性は、高周波数の銅出力AC反応器のインピーダンス特性と類似しています。また、回路の高調波含有量を効果的に削減できます。ただし、耐性が高いため、銅反応器と比較して、基本周波数でわずかに多くの電力損失が発生する可能性があります。
正弦波フィルター
a正弦波フィルターシリーズリアクターの一種と見なすこともできます。 VFDの非正弦波出力をより正弦波波形に変換するように設計されています。正弦波フィルターは、インダクタ（シリーズリアクター）とコンデンサで構成されています。
正弦波フィルターのシリーズリアクターは、電流の変化速度を制限し、高周波数高調波を減らすのに役立ちます。一方、コンデンサは、反応力を補償し、波形の品質をさらに向上させるのに役立ちます。一緒になって、彼らは回路内の高調波含有量を大幅に減らし、負荷にクリーンな電源を提供することができます。
ハーモニクスに対する直列反応器の効果を計算します
ハーモニクスに対する直列反応器の効果を計算するには、システムの同等の回路を考慮する必要があります。回路は、ソース、シリーズリアクター、および負荷としてモデル化できます。
ソース電圧は（v_s）、シリーズリアクターのインピーダンスが（z_r = j \ omega l）、負荷のインピーダンスが（z_l）であると仮定します。回路の合計インピーダンスは（Z_ {合計} = Z_R + Z_L）です。
回路を通過する電流は、（i = \ frac {v_s} {z_ {total}}）で与えられます。高調波解析では、各高調波成分を個別に考慮することができます。 （n）th高調波電圧は（v_ {sn}）と（n）リアクターの高調波インピーダンスを（z_ {rn} = jn \ omega_0l）（（\ omega_0）（（\ omega_0）は基本の角度）、および（n）th be（z_ {ln}）
（n）th高調波電流（i_n = \ frac {v_ {sn}} {z_ {rn}+z_ {ln}}）。 （n）が増加すると、（z_ {rn}）が増加し、（i_n）の値が減少します。
たとえば、シリーズリアクターのない5番目の高調波電流がある場合、電流（i_ {5old} = \ frac {v_ {s5}} {z_ {l5}}）があります。シリーズリアクターを取り付けた後、5番目の高調波電流（i_ {5new} = \ frac {v_ {s5}} {z_ {r5}+z_ {l5}}）。 （z_ {r5} = j5 \ omega_0l）は比較的大きいため（i_ {5new} \ lt i_ {5old}）、シリーズリアクターが5番目の高調波電流を減少させたことを示しています。
高調波緩和にシリーズリアクターを使用する際の実際的な考慮事項
シリーズリアクターを使用して高調波を緩和する場合、いくつかの実際的な考慮事項があります。
まず、シリーズリアクターの評価を慎重に選択する必要があります。反応器のインダクタンス値は、回路の高調波歪みのレベルと荷重の要件に基づいて選択する必要があります。インダクタンスが低すぎる場合、反応器は高調波電流を減らすのに効果的ではない場合があります。一方、インダクタンスが高すぎる場合、基本周波数で過度の電圧低下を引き起こす可能性があり、負荷の性能に影響を与える可能性があります。
第二に、シリーズリアクターの設置場所も重要です。負荷の入力側（たとえば、VFDの前）または出力側のいずれかに設置できます。入力側に反応器を設置すると、上流の電気システムを高調波電流から保護できますが、出力側に設置すると、電圧の歪みから負荷を保護できます。
第三に、シリーズリアクターの温度上昇を監視する必要があります。高調波電流は反応器に追加の損失を引き起こす可能性があるため、反応器が過熱しないようにすることが重要です。必要に応じて、適切な換気と冷却措置を提供する必要があります。
結論
結論として、シリーズリアクターは、電気回路の高調波含有量を緩和するための効果的なツールです。高周波数高調波電流のインピーダンスを増やすことにより、回路の残りの部分に流れる高調波電流の量を減らすことができ、それにより、高調波の有害な効果から機器を保護します。
シリーズリアクターサプライヤーとして、私たちは銅出力AC反応器、アルミニウム出力AC反応器、 そして正弦波フィルターお客様のさまざまなニーズを満たすため。電気システムのハーモニクスに問題に直面している場合、または電力品質を向上させるための信頼できるソリューションを探している場合は、詳細な議論と調達交渉についてお問い合わせください。当社の専門家チームは、アプリケーションに最適なシリーズリアクターの選択を喜んでお手伝いします。
参照
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- IEEE STD 519-2014、IEEEは、電力システムにおける高調波制御のための推奨慣行と要件を推奨しています。
- Arrillaga、J。、およびWatson、NR（2003）。パワーシステムハーモニクス：基礎、分析、フィルター設計。ワイリー。