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      電容器串接電抗器處理并聯共振問題

    為了在有諧波負載的系統中,加裝電容器組以到達無功的補償,同時又能防止單純裝電容器時所形成的并聯共振問題,先進電機所提出的處理辦法,便是在電容器前再加裝一只抗諧(De-tuned)電抗器。

        那么要串聯多大的電抗器呢?針對各種不同的應用場所,專家們提出了許多倡議,譬如:選用該電抗器的阻抗為電容器阻抗絕對值的5.67%,6%,7%,13%,14%等等,

        在英文中,通常把此種電容器加裝De-tuned電抗器之設備稱為De-tunedFilter。

        至于應該選用幾百分比的電抗率,則需求更進一步理解『應用場一切哪些諧波電流?』。

        在此需求特別把電容器及電抗器的阻抗公式列出

        電容器阻抗為Zc=1/(jωC)

        電抗器阻抗為ZL=jωL

        以電容器串接7%電抗器為例。假如以諧波產生源為基準,系統自身的阻抗乃為電理性及小部份的電阻性。而此一電容器+7%電抗器組的串聯共振點在3.78次(頻率為189Hz),其電容電抗器組之阻抗,在3.78次(189Hz)以下為電容性,在3.78次(189Hz)以上為電理性。

        在此一電容器+7%電抗器組投入系統中,依然會產生一個并聯共振點,但該并聯共振點絕對只會發作在于電容器+7%電抗器組為電容性的情形時,亦即該并聯共振點絕對只會在3.78次(189Hz)以下,由于電容器+7%電抗器組在3.78次(189Hz)以下是為電容性負載。

        通常會產生大量諧波成份的6脈沖整流器負載,所產生的最主要諧波成份為所謂的特性諧波,亦即所謂的N=6n±1次諧波,n=1,2,3….。故在這種諧波成份中,最低頻率者為5次(250Hz)諧波。而在此一例子當中,電容器+7%電抗器組僅會在3.78次(189Hz)以下,才會與系統產生并聯共振。可是由于在此一系統中并無3.78次(189Hz)以下之諧波電流,故不會有諧波共振放大之現象。

        而在3.78次(189Hz)以上,因電容器+7%電抗器組為電理性負載,而系統也是電理性,故在3.78次(189Hz)以上并不會有并聯共振的情形發作,故該特性諧波N=6n±1,n=1,2,3…,就不會有所謂并聯共振而形成諧波共振放大的情形發作。

        而且值得一提的是,此一電容器+7%電抗器組,在第5次(250Hz)時的阻抗為電理性,而系統在第5次(250Hz)的阻抗也是電理性。因而5次諧波將會因歐姆定律,阻抗分流原理,一部份流入電容器+7%電抗器組中。7次以及更高次之諧波亦會依同樣的原理,而會有一小部份會流入電容器+7%電抗器組中。因而,此一電容器+7%電抗器組,其實不只能夠防止特性諧波的共振放大問題之外,并且由于分流原理,能夠吸收一小部份5次及5次以上之諧波成份。因而它其實是有部份濾波的功用。

        當系統產生3次諧波時,則倡議電容器加裝13%電抗器(串聯共振點2.77次,139Hz)或14%電抗器(串聯共振點2.67次(134Hz))或15%電抗器(串聯共振點2.58次,129Hz)。如此即可避開3次諧波電流的共振放大。但是由于13%,14%或15%之電抗器的本錢遠高于6%或7%電抗器,故除非真有相當多的3次諧波成份,否則絕大多數的情況,還是串接6%或7%之電抗器即可。

        以下為以400V,50Hz系統,補償50KVAR,串接7%電抗器為例作為闡明。

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