Tmp_16894 Tema 5 Armonici Si Filtre 1001393499

7/25/2019 Tmp_16894 Tema 5 Armonici Si Filtre 1001393499

http://slidepdf.com/reader/full/tmp16894-tema-5-armonici-si-filtre-1001393499 1/41

Universitatea din Piteşti

Facultatea de Electronică, Comunicaţii şi Calculatoare

Tema 5 – Armonici şi Filtre

Studenţi:

Miaela !oiţescu

Cătalin "eor#e $on

Claudiu $lie

%iana &eacşu

'o#dan &eacşu

%ra#oş &icolae



Cuprins:

() $ntroducere................................................................................3

*) Conclu+ie...................................................................................7) Filtre -asive................................................................................9

.) Filtrele -asive............................................................................10

5) Filtru sim-lu acordat....................................................................11

/) Filtru du0lu re+onant....................................................................12

1) Com-ensarea -uterii reactive...........................................................15

2) Puterea reactivă..........................................................................17

3) E4-erienţe sim-le........................................................................18

() Cum -oate 6i 7m0unătăţită -er6ormanţa 8............................................21

(() Central sau dis-ersat8..................................................................22

(*) Atenţie la ra-ortul 9C.................................................................23

() Conclu+ii................................................................................24

(.) To-olo#ia 6iltrelor active...............................................................25

(5) Filtrele active serie.....................................................................26

(/) Princi-iul de 6uncţionare al 6iltrului activ -aralel....................................27

(1) Punctul de conectare şi con6i#uraţia...................................................27

(2) Con6i#uraţia -aralelă..................................................................29

(3) Con6i#uraţie 7n cascadă................................................................29

*) ;e+ultate ale unei a-licaţii test........................................................30

*() Sarcină de ti- calculator -ersonal.....................................................30

**) Sarcină de ti- acţionare cu vite+ă varia0ilă...........................................31

*) Avanta<ele 6iltrelor active..............................................................33

*.) Filtre de armonici......................................................................33

*5) Soluţii -entru limitarea distorsiunilor armonice......................................35

'i0lio#ra6ie:................................................................................41

Armonici şi Filtre

2



() $ntroducere

O mare parte din sarcina industrială, comercială şi casnică arecaracteristici neliniare şi nivelul distorsiunii armonice în reţeaua de distribuţie de

joasă tensiune a devenit o problemă serioasă. Problemele care ar putea fideterminate de nivelul excesiv al armonicilor de tensiune în reţeaua electricăsunt cunoscute de mult timp şi au fost stabilite proceduri şi standarde pentru alimita aceste distorsiuni. Aceste măsuri au cunoscut un succes deosebit, atuncicând problemele pe care le au consumatorii au fost determinate, aproapeîntotdeauna, de aspecte din interiorul societăţii şi rareori au fost introduse dereţeaua electrică de alimentare. Dacă această situaţie se menţine, consumatoriitrebuie săşi limite!e curentul armonic absorbit din reţea. "n consecinţă,consumatorii trebuie să se asi#ure că este prevă!ută filtrarea armonicilor şi dacăeste necesar să reali!e!e acest lucru.

$ursele de tensiuni armonice sunt surse care produc tensiunielectromotoare nesinusoidale. "ntrucât reactanţa surselor de tensiune %pe fiecarearmonică în parte& este comparabilă ca valoare cu reactanţa ec'ivalentă a reţeleiîn punctul comun de racord, aceste surse #enerea!ă curenţi nesinusoidali cuvalori puternic dependente de caracteristicile reţelei. (a sursele de tensiuniarmonice, din motive constructive %simetria maşinilor electrice&, undeletensiunilor şi curenţilor sunt alternativ simetrice şi deci nu conţin decâtarmonice impare) aceste surse pot cau!a uneori oscilaţii subarmonice.Armonicele de ordin par pot fi #enerate îndeosebi de sursele de curenţiarmonici) în condiţii obişnuite, ele deţin o pondere scă!ută în raport cu celelaltearmonice din reţea.

*ondiţionarea reciprocă între armonicele de curent şi cele de tensiune este puternic influenţată de reactanţele şi confi#uraţia reţelei %conexiuniletransformatoarelor şi maşinilor rotative, bobine, baterii de condensatoare etc.&,

precum şi de fenomenele de re!onanţă şi ferore!onanţă care se pot manifesta în

anumite situaţii.

Perturbaţiile armonice pot apărea în diferite puncte ale reţelei multîndepărtate de sursa deformantă, din cau!a disproporţiei relative a impedanţelor

pe care se înc'id aceşti curenţi. +ona de propa#are a armonicelor superioareeste cu atât mai extinsă cu cât tensiunea de lucru la bara de racord a surseideformante este mai ridicată. "n !onele din reţea în care sursele de curenţiarmonici predomină asupra surselor de tensiuni armonice, inductanţelecircuitelor conduc la amplificarea armonicelor de tensiune) în sc'imb, în !onele

de reţea în care predomină sursele de tensiuni armonice asupra celor de curenţiarmonici, capacităţiile au un rol de amplificare a armonicelor de curent.

3



lementele liniare ale reţelei % - , ( şi * ct&, nu convertesc frecvenţeletensiunilor şi curenţilor armonici, ci reali!ea!ă amplificarea sau atenuarea lor.lementele neliniare sunt răspun!ătoare şi de conversia frecvenţelor.

Prin urmare, tensiunile armonice, provenind de la sursele de tensiuninesinusoidale şi aplicate reţelei în diferite puncte, dau naştere curenţiilor armonici de ordin corespun!ător sau diferit, amplificaţi ori atenuaţi de cătreelementele neliniare ale circuitelor şi de către cele reactive % (, * &. *urenţiiarmonici, #eneraţi de sursele de curenţi nesinusoidali, se vor înc'ide pecircuitele reţelei şi vor conduce la o deformare corespun!ătoare a tensiunii, înfuncţie de valorile impedanţelor ec'ivalente ale reţelei %în punctele de injecţierespective&) din acest motiv, spectrul tensiunii în aceste puncte are calitativaceeaşi variaţie ca şi spectrul curentului nesinusoidal injectat de sursa

deformantă.c'ipamentele furni!orilor de ener#ie electrică %în special alternatoarele şi

transformatoarele& nu pot produce, prin construcţia lor, o undă sinusoidală pură,ci doar una practic sinusoidală. *onform $/A$ 0123, prin tensiune alternativă

practic sinusoidală se înţele#e acea tensiune alternativă la care nici una dinvalorile instantanee nu diferă faţă de valoarea instantanee a undei fundamentalecu mai mult de 45 din amplitudinea acesteia din urmă) în mod analo#, princurent alternativ practic sinusoidal, se înţele#e acel curent alternativ la care nici

una din valorile instantanee nu diferă faţă de valoarea instantanee a undeifundamentale cu mai mult de 45 din amplitudinea acesteia din urmă. 6neori, ofuncţionare de!ec'ilibrată a maşinilor sincrone poate provoca armonice multiplude 3.

"n trecut, armonicele multiplu de trei %de nivel relativ coborât&, careapăreau în reţelele furni!orilor de ener#ie, se compensau eficient prin folosireaconexiunii în triun#'i a transformatoarelor. Astă!i preocuparea pentru armonicea sporit din trei motive principale 7

• pătrunderea pe scară foarte lar#ă în reţelele electrice a unor sarcinineliniare, în special a converti!oarelor statice de putere)

• creşterea probabilităţii de re!onanţă în reţele, din cau!a creşteriinumărului de condensatoare pentru îmbunătăţirea factorului de putere)

• creşterea sensibilităţii la armonice a ec'ipamentelor din sistemulener#etic şi a sarcinilor la consumatori.

"n #eneral, curenţii armonici sunt produşi întro mai mică măsură de cătreec'ipamentele de producere, transport şi distribuţie a ener#iei electrice.Ponderea principală revine consumatorilor casnici şi industriali, care contribuie,

în cea mai mare măsură, la producerea re#imului deformant) în acest sens,

4



consumatorii casnici, deşi de putere mai redusă decât cei industriali, potrepre!enta o sursă importantă de distorsiuni armonice, deoarece se pot utili!asimultan un număr mare de aparate, pe perioade lun#i de timp. *onsumatorulcasnic mediu, care utili!ea!ă din ce în ce mai multe ec'ipamente electronice

neliniare %receptoare /8, lămpi fluorescente, cuptoare cu microunde,calculatoare, variatoare de lumină etc.& contribuie la poluarea cu armonice areţelei de alimentare cu ener#ie electrică, în special din cau!a punţilor redresoare, care intră în componenţa sarcinilor electronice.

Printre sarcinile industriale, care pot fi surse importante de distorsiuniarmonice, se numără converti!oarele de putere, cuptoarele de inducţie, cele cuarc etc. "n tabelul 0.0 este pre!entat un re!umat privind caracterul deformant alunor cate#orii de receptoare electrice casnice şi industriale, pe ba!a căruia

putem tra#e, în principal, următoarele conclu!ii 7• aparatele care produc poluare armonică sunt circuitele de alimentare

ale receptoarelor /8, constituite din sisteme de redresare şi ale căror elemente defiltrare pe partea de curent continuu sunt reduse adesea la o simplă capacitate)

• aparate denumite eufemistic 9normal9 poluante sunt sisteme deredresare, care se caracteri!ea!ă printro undă de curent mai mult sau mai puţinasemănătoare cu o undă dreptun#'iulară)

• aparatele cele mai puţin poluante sunt ec'ipamentele cu caracteristica

de curenttensiune neliniară, care folosesc elemente redresoare."n funcţie de ran#ul armonicii, definit ca raport dintre frecvenţa armoniciişi frecvenţa fundamentalei, curbele de tensiune şi de curent, produse de sursele

poluante, pot fi7

armonice, dacă ran#ul lor este un număr între#) subarmonice, dacă ran#ul lor este subunitar) interarmonice, dacă ran#ul lor este diferit de un multiplu între# al

frecventei fundamentale.

Armonicile sunt curenţi sau tensiuni sinusoidale, având o frecvenţamultiplu între# al frecvenţei la care sistemul este proiectat să lucre!e %numităfrecvenţă fundamentală în mod normal, 4: ;! sau <: ;!&. Pre!enţaarmonicilor îşi are ori#inea în neliniari!area caracteristicilor ec'ipamentelor şi areceptoarelor conectate la sistemul electroener#etic, nivelul distorsiunii poate fidescris prin spectrul armonic, cu indicarea amplitudinii şi a defa!ajului pentrufiecare armonică individuală.

=nterarmonicile sunt curenţi sau tensiuni având o frecvenţă care nu esteun multiplu între# al frecvenţei fundamentale) acestea pot să apară ca frecvenţe

individuale sau ca spectre de bandă lar#ă. Principalele surse ale distorsiunii

5



interarmonice pot fi considerate convertoarele statice %de medie frecvenţă şicicloconvertoarele&, motoarele de inductie, dispo!itivele cu arc electric,sistemele cu re#laj bipo!iţional etc.

=nterarmonicile se caracteri!ea!ă, în #eneral, printro variaţie periodică,dar semnalul nu are perioada / %/ fiind perioada corespun!atoarefundamentalei& şi nici multiplu între# al acesteia, fapt care explică aparitia unor componente suplimentare faţă de cele care re!ulta din descompunerea în serie>ourier. Au fost evidentiate semnale cu frecvenţa de ?2: ;! şi 43: ;!, în ca!ulacţionărilor re#labile cu motoare sincrone şi interarmonici cu frecvenţelecuprinse între ? ;! şi 0? ;!, în ca!ul cicloconvertoarelor.

"n #eneral, se poate afirma că interarmonicile sunt caracteristice conectării adouă sisteme de tensiune alternativa având frecvenţe diferite, ca!ul motoarelor

de tensiune alternativă, alimentate prin convertoare de frecvenţă, fiind tipic înacest sens.

"n practică, domeniul de frecvenţă al surselor poluante este de la câţiva ;!la aproape 0: @;!.

Din punct de vedere al limitelor şi toleranţelor admise pentru nivelul de poluare cu armonici, receptoarele sunt de două tipuri7

receptoare electrice sau electronice sensibile la efectele instantaneesau de scurtă durată %electronică de putere, releele de protectie etc.&)

receptoare sensibile la efectele cumulative ale poluării armonice%condensatoare, maşini electrice, conductoare i!olate etc.&."n scopul limitării poluării armonice a reţelelor electrice, au fost elaborate

recomandări, care pot fi sub diferite forme7 tensiuni admisibile pe barele de alimentare) curenţi armonici admisibili) puteri perturbatoare admisibile) influenţe admisibile asupra transmisiilor telefonice.

a& *riteriul tensiunilor armonice admisibile, utili!at în special pentru

aprecierea calităţii ener#iei electrice în punctul de alimentare a consumatorului, permite compararea nivelului #lobal al perturbaţiei armonice în reţea cu nivelullimită admis. ivelul tensiunilor armonice determinat de un consumator

perturbator, în punctul de racordare, depinde atât de curentul armonic determinatde acesta, cât şi de impedanţa armonică a reţelei, în acest punct.

b& *riteriul curenţilor armonici permite evaluarea mai corectă a încadrăriiconsumatorilor în limitele de perturbatie, alocate fiecaruia, dar nu permiteevaluarea directa a influenţelor asupra unor receptoare sensibile la armonicile de

tensiune şi racordate la aceeasi bară de alimentare cu consumatorul neliniar.

6



c& *riteriul puterii perturbatoare este utili!at în special în reţelele demedie tensiune, pe linii radiale, la care, în lun#ul liniei, sunt alimentaţiconsumatori perturbatori) aplicarea criteriilor de tensiune armonica sau curentarmonic poate conduce la restricţii exa#erate pentru consumatorii conectati spre

sfârşitul liniei, comparativ cu cei conectaţi la începutul acesteia.d& *riteriul influenţelor admisibile asupra transmisiilor telefonice este

utili!at în special în ţările an#losaxone şi ţine seama de perturbarea liniilor telefonice plasate în paralel cu liniile electrice aeriene prin care circulă curenţiarmonici. Odată cu reducerea numărului liniilor telefonice aeriene, acest criteriuîşi pierde din importanţă.

>enomene de distorsiuni puse în evidenţă în ţara noastră prin măsurători7

în ca!ul reţelelor de înaltă tensiune %6 ≥ BB: @8&, tensiunilearmonice, care apar întrun punct al retelei, pot fi re#ăsite, fără atenuare şiamplificare excesivă, pe o ra!ă de circa 04: @m)

în ca!ul reţelelor cu tensiune nominală 6 ≥ BB: @8, tensiunilearmonice, care apar întrun punct al reţelei, pot fi re#ăsite în toate puncteleacelei retele, precum şi în reţelele cu tensiuni nominale inferioare, situate înaval.

*) Conclu+iePoluarea armonică, ce apare întrun punct al reţelei electrice, afectea!ă

unnumăr de consumatori cu atât mai mare, cu cât aceştia se racordea!ă la o reţeacu curenţi de scurtcircuit şi tensiuni nominale mai ridicate. "n consecinţă,măsurile de limitare a armonicilor vor avea o importanţă cu atât mai mare, cu câttensiunea nominala a retelei, la care se racordea!ă consumatorul neliniar, estemai mare

"n #eneral, există trei metode disponibile, fiecare cu avantajele şi

de!avantajele sale. Acestea sunt7C filtre pasive )C soluţii utili!ând transformatoare de i!olare, !i#!a#, #rupare fa!orială )C filtre active)

c'ipamentele de limitare a armonicilor pot fi destinate pentru a satisfacecerinţele furni!orilor de ener#ie %adică să corespundă condiţiilor impuse de E4F?sau altor norme locale ec'ivalente& sau de a re!olva problemele ridicate de

curentul armonic în interiorul instalaţiei. Po!iţionarea şi selectarea

7



ec'ipamentului depinde de condiţiile particulare şi necesită în mod obişnuit oanali!ă detaliată privind armonicile. Acolo unde sunt în funcţiune ec'ipamenteinformatice %=/&, toate armonicile impare existente determină probleme, precumsupraîncărcarea conductorului neutru cu armonici de ran# multiplu de trei

%respectiv multiplu de trei impare&. Asemenea probleme pot să fie evitate printro proiectare corespun!ătoare prin dimensionarea corectă a cablurilor lainstalarea lor însă, de multe ori, modificarea funcţionalităţilor şi amenajărilor întro clădire poate să ducă la apariţia acestei probleme după un timp îndelun#atdupă ce clădirea a fost deja dată în funcţiune. Problema este amplificată prinfaptul că dotările birourilor sunt frecvent reor#ani!ate, astfel încât circuitele careodată erau relativ GcurateH devin puternic poluate.

*u alte cuvinte, se modifică profilul armonic al clădirii, odată cu aducereade noi ec'ipamente şi relocarea celor existente. Iodificările sunt, în modobişnuit, planificate fără a se ţine seama de efectul pe care acestea îl au asuprainfrastructurii electrice a clădirii. -eamplasarea cablurilor întro clădire înfuncţiune poate fi foarte scumpă şi să ducă la demolări mult prea mari, astfelîncât pentru a fi luate în considerare sunt necesare alte metode de limitare.6tili!area filtrelor pasive este posibilă %a se vedea secţiunea 3.3.0 a acestuiE'id&, însă este dificil de proiectat un circuit pasiv eficient, de filtrare pentru

armonica de ran# trei. 6n filtru pasiv va răspunde numai la armonicile pentrucare a fost proiectat, încât vor fi necesare noi circuite de filtrare individuale pentru alte frecvenţe armonice nedorite care apar. "n unele ca!uri, atunci cândspectrul armonic se modifică, este necesară reamplasarea sau suplimentareafiltrului pasiv. /ransformatoarele în !i#!a# sau transformatoarele în triun#'i dei!olare sunt eficiente contra armonicilor cu ran# multiplu de trei, dar nu au efectasupra altor armonici. "n aceste ca!uri, utili!area filtrelor active repre!intă osoluţie foarte bună.

) Filtre -asive

Elemente de 0a+ă

Puterea reactivă pe fundamentală este întotdeauna o oscilaţie pă#uboasăde ener#ie %datorită defa!ajului oscilaţiile au şi valori ne#ative&. >aptul căcurbele de tensiune şi de curent electric nu varia!ă proporţional, este o condiţie

suficientă pentru existenţa puterii reactive. Dacă se iau în consideraţie şiarmonicile de curent nu este clar dacă acestea pot fi considerate ca o alta formă a

8



puterii reactive. Armonicile de curent pot să apară în sisteme în care ele nudetermină ener#ie şi când pe întrea#a durată a unei perioade, curbele de tensiuneşi de curent electric total pot să aibă acelaşi semn %de exemplu, în ca!ulvariatoarelor de tensiune alternativă pentru controlul lămpilor cu incandescenţă&.

oţiunea de Gcurent reactivH se aplică uneori curenţilor armonici când aceştia nudetermină armonici de tensiune substanţiale, de acelaşi ran#, astfel că produsulîntre curentul şi tensiunea de acelaşi ran# re!ultă !ero. "n calculul puteriiinstantanee, la un moment dat poate fi o valoarea momentană redusă acurentului electric %c'iar !ero ca în ca!ul variatoarelor de lumină& înmulţită cu ovaloare mare a tensiunii, iar în alt moment ar putea fi un curent mare şi otensiune redusă. (a calculul valorii medii a inte#ralei valorilor puteriiinstantanee re!ultă o valoare mai mică decât produsul valorilor efective ale

tensiunii şi curentului electric. Acest lucru înseamnă că undeva trebuie să existe putere reactivă, deşi în nici un moment nu are loc un transfer de ener#ie de lareceptor spre reţea, aşa cum are loc în ca!ul puterii reactive pe armonicafundamentală. /otuşi armonicile de curent au multe aspecte comune cu putereareactivă7J ambele conduc la încărcarea suplimentară nedorită a #eneratoarelor, cablurilor şi transformatoarelor, deşi nu participă la producerea şi transferul de ener#ieelectrică utilă)

J ambele determină pierderi suplimentare deoarece căderea de tensiune este proporţională cu curentul electric, produsul lor este real şi diferit de !ero)J armonicile apar, în cea mai mare parte, la consumator şi se propa#ă în sensinvers transferului de ener#ie %fi#. 0& %cu excepţia surselor distribuite cu ener#iere#enerabilă, care sunt conectate la reţea prin intermediul unui invertor şi a căruiarmonici se propa#ă de la sursa de ener#ie&.

Puterea reactivă pe armonica fundamentală nu are un sens definit, cuexcepţia faptului că absorbţia puterii reactive inductive se consideră identică cu

producerea de putere reactivă capacitivă şi invers.

9



>i#ura 0 7 Apariţia armonicilor la receptor şi propa#area în sens invers, spresursa de alimentare

.) Filtrele -asive

$unt folosite pentru a reali!a o cale de impedanţă redusă pentru curenţiiarmonici astfel ca ei să circule în filtre şi nu în sistemul de alimentare %>i#.B&.

>iltrele pasive, în reducerea nivelului de armonici, pot fi7 montate în serie, cu scopul de a mări impedanţa căii armonicilor) se mainumesc filtre serie sau de blocare) montate în paralel, cu scopul şuntării armonicilor la masă)

>iltrele de prima cate#orie se numesc filtre serie, iar cele din a douacate#orie filtre paralel sau şunt. *ele mai des utili!ate sunt filtrele şunt Fparalel.

>i#.B. >iltre pentru compensarea armonicilor7

a& K >iltru serie) b& K filtru paralel

10



Filtre -aralel

Aceste filtre pot fi7 $implu acordate)

Dublu acordate) >iltru trecere sus.

5) Filtru sim-lu acordat

*ircuitul serie este utili!at pentru limitarea armonicilor de curent produsede ec'ipamentul unei instalaţii sau de un #rup de ec'ipamente şi astfel curenţiiarmonici nu se mai propa#ă înapoi către sursa de alimentare.

-olul filtrului este de a reduce amplitudinea curentului armonic care se propa#ă înapoi în reţeaua electrică de alimentare şi în consecinţă, distorsiuneacurbei de tensiune.

>i#.3. >iltru simplu acordat

*aracteristicile filtrului7 frecvenţa de re!onanţă, f:7

unde7f: este frecvenţa de re!onanţă, în ;!)( K inductivitatea bobinei, în ;)* K capacitatea condensatorului.

11



/) Filtru du0lu re+onant

După cum arată şi numele, un astfel de filtru are două frecvenţe dere!onanţă. 6n astfel de filtru se poate utili!a în locul a două filtre simpluacordate, cum ar fi pentru armonica de ordinul 4 şi L.

Avantajele unui astfel de filtru constau în7 Pierderile totale de putere sunt mai mici la frecvenţa fundamentală) xistă o sin#ură bobină.

Ar fi astfel posibil, ca atât puterea reactivă pe fundamentală cât şiarmonicile să fie GcompensateH cu aceleaşi mijloace. "n realitate c'iar aşa şi esteşi acest lucru este subiectul acestei aplicaţii. Aspectele de ba!ă sunt reluate maiamănunţit în continuare pentru a asi#ura înţele#erea informaţiilor7

J Mobinele de inductivitate ( şi condensatoarele de capacitate * au în comun cure!istorul de re!istenţa electrică - mult mai puţin decât sar putea crede. Practicîn toată literatura te'nică din domeniul electrote'nic, inclusiv acest E'id, acesteelemente sunt considerate liniare, adică tensiunea şi curentul electric sunt

proporţionale. "n realitate acest lucru corespunde numai în ca!ul curbelor pur sinusoidale. Dacă se consideră valorile instantanee, tensiunea la bornele bobineieste proporţională cu variaţia în raport cu timpul a curentului electric, iar în

ca!ul condensatorului curentul este proporţional cu variaţia în raport cu timpul atensiunii la borne. Aceste observaţii conduc direct la cel deal doilea aspect7

J "ntrun element re!istiv, o tensiune sinusoidală determină un curent sinusoidalşi un curent sinusoidal determină o cădere de tensiune sinusoidală. Având învedere proporţionalitatea acestor mărimi acest lucru este banal. "n ca!ul unuielement reactiv o tensiune sinusoidală determină, de asemenea, un curentelectric sinusoidal, iar un curent sinusoidal determină o cădere de tensiunesinusoidală) acest lucru nu este însă banal. $trict vorbind acest lucru nu este însă

adevărat. O tensiune sinusoidală determină întrun condensator un curentcosinusoidal şi întro bobină un curent cosinusoidal ne#ativ. "n practică acestaspect nu conduce la sc'imbări prea mari, deoarece curbele sinusoidale şicosinusoidale au aceeaşi formă, diferind numai în momentul iniţial, adică audefa!aje diferite %în practică, momentul iniţial este undeva departe în trecut şi nu

pre!intă nici un interes şi nici o influenţă, numai defa!ajul pre!intă interes&.

Aceste observaţii conduc direct la următoarele aspecte7 J "n ca!ul

elementelor reactive, curbele nesinusoidale de tensiune nu conduc la aceeaşiformă a curbelor de curent electric. *urbele dreptun#'iulare devin triun#'iulare,

12



liniile drepte devin curbe, iar cele înclinate devin ori!ontale. ste invers faţă de proporţionalitatea indicată mai sus. J -e!istenţa electrică a unui element re!istiveste în principiu aceeaşi, în ca!ul unei tensiuni sinusoidale sau nesinusoidale,continue sau alternative, dacă se ne#lijea!să efectul pelicular. -eactanţa

elementelor inductive însă creşte proporţional cu frecvenţa, iar reactanţaelementelor capacitive scade invers proporţional cu creşterea frecvenţei. Acestlucru are consecinţe asupra modului de variaţie a curbelor nesinusoidale detensiune sau curent electric, care, aşa cum sa arătat mai sus, sunt defa!ate întreele. Aceste curbe pot fi descrise de o sumă infinită de curbe sinusoidale dediferite frecveţe %aşa numita anali!ă >ourier&. Această comportare conduce laanumite riscuri, de exemplu, cum sa menţionat în secţiunea 3.0.B,supraîncărcarea condensatoarelor, dar poate fi un avantaj la utili!area filtrelor

pasive.

*ircuit de filtrare dedicat pentru fiecare frecvenţă O anumită inductivitate( şi o anumită capacitate * determină, întrun circuit, pentru o anumităfrecvenţă, o aşa numită frecvenţă de re!onanţă7

"n afară de aceasta, unul dintre elemente determină un defa!aj de 2:N şi

altul de 2:N, pentru curenţii electrici prin cele două elemente conectate în paralel şi pentru căderile de tensiune, dacă cele două elemente sunt conectate înserie. "n ca!ul circuitelor de filtrare sunt utili!ate, în mod obişnuit, circuite (*serie %circuite absorbante&, în timp ce circuitele re!onante paralel %circuiterefulante& sunt utili!ate numai în unele ca!uri speciale. "n continuare suntanali!ate numai circuitele cu conexiune serie. *ele două căderi de tensiune, la

bornele bobinei ( şi la bornele condensatorului * sunt defa!ate între ele cu 01:N,având astfel polarităţi diferite. *'iar fără a apela aici la calculul fa!orial este clar

faptul că reactanţele bobinei ( şi condensatorului * nu se adună ci se scad, sau,altfel spus, se adună dar au semne diferite, ceea ce conduce la acelaşi re!ultat.(a frecvenţa de re!onanţă, la care cele două reactanţe au aceeaşi valoare,diferenţa lor dă !ero. "n acest fel, un circuit absorbant, pentru această frecvenţă,este practic un scurtcircuit. umai re!istenţa electrică a circuitului, în principiucea a înfăşurării bobinei, poate fi luată în consideraţie, însă aceasta este foartemică în raport cu reactanţele elementelor.

*ircuitul serie acordat se comportă ca absorbant %adică pre!intă oimpedanţă redusă& pentru curentul electric de frecvenţa pentru care este el

13



acordat. ste utili!at pentru limitarea armonicilor de curent produse deec'ipamentul unei instalaţii sau de un #rup de ec'ipamente şi astfel curenţiiarmonci nu se mai propa#ă înapoi către sursa de alimentare. *urentul armonic#enerat de către sarcină şi care se propa#ă înapoi către sursă, precum şi curentul

care parcur#e circuitul absorbant re!ultă, conform teoremei lui irc''off, invers proporţional cu reactanţele corespun!ătoare. (a trecerea curentului armonic printro impedanţă re!ultă o tensiune armonică care determină distorsiuneacurbei tensiunii de alimentare. -olul filtrului este de a reduce amplitudineacurentului armonic care se propa#ă înapoi în reţeaua electrică de alimentare şi înconsecinţă nivelul de distorsiune al curbei de tensiune ar trebui să fie diferit.Astfel, dacă se doreşte reducerea nivelului tensiunii armonice de la o valoareoarecare până la mai mult de 4:5, cu ajutorul unui circuit absorbant, este

necesar ca acesta să aibă o impedanţă mai mică decât impedanţa de scurtcircuit areţelei de alimentare, la frecvenţa specificată. Pierderile care apar în filtrele

pasive şi în instalaţiile de compensare a puterii reactive conduc la încăl!ireacircuitelor. "n mod obişnuit pierderile se menţin reduse prin creştereanecesarului de material secţiuni mai mari ale conductoarelor, materialma#netic mai mult şi mai bun, ceea ce determină creşterea costurilor. "n ca!urileextreme, utili!ând ec'ipamente ieftine %pierderi mari&, banii care se economisesc

prin compensarea puterii reactive sunt pierduţi sub formă de pierderi active în

elementele ec'ipamentului.

Pierderile de ma#neti!are şi prin curenţi turbionari în fier, precum şi pierderile active în condensator sunt în mod obişnuit atât de mici, încât pot fine#lijate, din punctul de vedere al comportării circuitului absorbant în reţeauaelectrică. Aceste pierderi determină însă împreună căldură, determină creştereatemperaturii ec'ipamentului în funcţionare normală, pot determina osupraîncăl!ire sau defectarea acestuia şi sunt importante în proiectare. Pierderile

active influenţea!ă calitatea filtrării, preci!ia de separare între frecvenţeleacceptate şi cele nedorite este mai ridicată dacă pierderile sunt mai reduse.Pentru definirea calităţii circuitului este utili!at factorul de calitate, ca raportuldintre reactanţa şi re!istenţa electrică ale circuitului.

1) Com-ensarea -uterii reactive

=nstalaţiile actuale de compensare a puterii reactive sunt afectate de pre!enţa şi cele mai multe dintre normele societăţilor de electricitate recomandăşi unele c'iar prescriu ca instalaţiile actuale de compensare a puterii reactive săfie completate cu o bobină. Acest lucru înseamnă că aceste condensatoare

14



trebuie conectate cu o bobină în serie, astfel încât circuitul să se comporte pentruarmonicile superioare ca un element inductiv, iar pentru frecvenţa fundamentalăsă rămână ca element capacitiv.

*ondensatorul simplu utili!at pentru îmbunătăţirea factorului de putereeste în fond parte a unui circuit absorbant format cu componentele inductive dinreţea, în primul rând cu inductivităţile de dispersie ale transformatoarelor.Procesele de re!onanţă pot să conducă la curenţi de re!onanţă foarte mari şi înunele ca!uri la supratensiuni în apropiere de transformatorul considerat.

După cum sa arătat, la frecvenţa de re!onanţă, căderile de tensiune la bornele elementului inductiv şi a celui capacitiv sunt e#ale, dar defa!ate cu 01:N,determinând astfel o cădere totală de tensiune nulă. "nsă, la re!onanţă sau în

apropierea acesteia, căderile de tensiune la bornele fiecărui element, de exemplula bornele impedanţei sistemului în punctul comun de conectare, sunt mult maimari decât cele normale. *onsiderând fiecare element în parte, fiecare va avea la

borne o cădere mare de tensiune, deşi căderea de tensiune pe ansamblulelementelor este redusă. Astfel se explică de ce la circuitele absorbanteGaccidentaleH apar probleme instalaţiiile sunt conectate la bornele elementuluicapacitiv şi sunt supuse la tensiunea ridicată a acestuia. Atunci când elementulinductiv este adău#at în mod intenţionat, instalaţiile sunt conectate la tensiunea

re!ultantă a între#ului circuit absorbant. $upratensiunile rămân însă în interiorulinstalaţiei de compensare, apar la bornele condensatorului dimensionatcorespun!ător, însă la bornele între#ii instalaţii nu re!ultă supratensiuni.

ste important de amintit faptul că, în special atunci când este conectată osarcină monofa!ată, neliniară, pentru reţelele de 4: ;!, apar armonici începândcu 0:: ;! până la peste 0 @;!, încât re!ultă un câmp lar# de re!onanţe care potfi excitate.

"n practică, funcţiile de compensare a puterii reactive şi de filtrare acurentului deformat sunt, de cele mai multe ori, combinate. ste u!ual ca să sestabilească frecvenţa de re!onanţă a circuitului (* la o frecvenţă care nucorespunde unei armonici pentru a evita supraîncărcarea instalaţiei decompensare. Dimensionarea bobinei se face în mod normal ca procent din

puterea reactivă a condensatorului, la 4: ;!. De exemplu, pentru un de!acord de4 5 , ceea ce repre!intă o cădere de tensiune de 0FB: la bornele bobinei şi ocădere de tensiune de B0FB: la bornele condensatorului, astfel că prin scădere

re!ultă în total 0:: 5. Pentru o frecvenţă de B: ori mai mare, deci pentru 0:::;!, relaţia este inversă) pentru această frecvenţă cele două elemente pre!intă o

15



impedanţă identică, iar frecvenţa de re!onanţă a circuitului re!ultă ca media#eometrică a celor două frecvenţe, adică la valoarea7

4: ;! ∗ B: BB? ;!

O altă valoare u!uală, de L 5, determină o frecvenţă de re!onanţă de 012;! şi se evită astfel apariţia unui scurtcircuit pentru o armonică apropiată.Deoarece circuitul (* este conectat în reţeaua electrică, armonicile determinatede surse exterioare pot săl parcur#ă în acelaşi timp cu cele ale surselor interne

pentru care a fost dimensionat. De aceea, dacă un consumator foloseşte un filtru,însă cei din apropiere nu folosesc, este necesară supradimensionarea filtrului. "nunele ca!uri, supradimensionarea nu asi#ură numai preluarea suprasarcinilor neprevă!ute, ci conduce şi la creşterea factorului de calitate al filtrului,

asi#urând o separare mai precisă a frecvenţelor dorite de cele nedorite, cureducerea pierderilor din circuit. $upraîncărcarea este redusă dacă instalaţia esteseparată de celelalte printrun transformator de distribuţie, cu inductivitateacorespun!ătoare.

>iltrele active %Active ;armonic *onditioners A;*& sunt, în modnormal, conectate paralel cu reţeaua. "nsă situaţia este puţin diferită. Acesteec'ipamente electronice anali!ea!ă curentul armonic pe partea consumatoruluineliniar şi #enerea!ă exact re!iduul deformant în perioada următoare. "n acestfel, re!iduul deformant este asi#urat de către filtrul activ, iar curentulfundamental este preluat din reţeaua de alimentare. Dacă curentul re!idual este

peste capacitatea filtrului, atunci acesta reali!ea!ă numai parţial corecţianecesară şi o parte dintre armonicile de curent sunt preluate din reţea.

>iltrele active acţionea!ă numai pentru armonicile de curent care sunt pre!ente în curentul de sarcină, adică în curentul din punctul de măsurare.fectiv acest lucru înseamnă că atâta timp cât parametrii filtrului sunt suficienţi

pentru sarcină, aceasta nu va afecta calitatea ener#iei electrice din reţea. Dacăsarcina nu este în funcţiune, filtrul activ nu are nici un efect, deşi ar putea fiutili!at, în acest timp, pentru îmbunătăţirea calităţii ener#iei electrice în reţea.%fi#urile 0, 4 şi <& oferă informaţii suplimentare privind filtrele active.

>iltrul pasiv, din contră, este totdeauna în funcţiune şi este pre#ătit, înorice moment, să asi#ure absorbţia armonicii pentru care este dimensionat.Datorită controlului electronic, filtrele active nu pot să fie supraîncărcate. Atuncicând capacitatea de lucru a filtrului activ este depăşită, se asi#ură o reducere

parţială a nivelului de distorsiune. >iltrele pasive, din contră, acordate, de

16



exemplu la 04: ;! %00 5 #rad de de!acordare& sau B4: ;! %? 5 #rad dede!acordare& absorb orice nivel al armonicii de ran# trei respectiv de cinci, pânăla limita lor de supraîncărcare. *urenţii absorbiţi depind de nivelul total dedistorsiune din reţea şi nu de o anumită sarcină. Acesta este motivul pentru care

soluţia trebuie să fie lar# dimensionată. Aceasta, în mod normal, nu implicăcosturi suplimentare în comparaţie cu filtrele active.

2) Puterea reactivă

Aşa cum a fost menţionat, acolo unde apare putere reactivă în reţelele dedistribuţie %în mod obişnuit putere reactivă inductivă&, o parte a ener#iei pe linienu este transmisă de la sursă la sarcină. De fapt aceasta oscilea!ă cu frecvenţa de0:: ;! între capacitate şi inductivitate. "n unele intervale de timp, tensiunea şi

curentul electric au polarităţi diferite %fi#. B&. (a anali!a armonicilor se obţine oima#ine asemănătoare. "n fi#ura 3 este pre!entată numai puterea transferată pearmonica de ran# trei. Puterea instantanee transferată se obţine ca produsuldintre armonica trei de curent şi tensiunea de pe linie, considerând că aceastaeste pur sinusoidală. $e poate observa că ariile suprafeţelor de deasupra şi de subaxa absciselor sunt e#ale, ceea ce semnifică faptul că ener#ia transferată estenulă. Armonica a treia de curent, în acest fel, nu transferă nici o putere utilă.

Deoarece armonicile determină pierderi suplimentare, este necesar caundeva să le asociem o putere activă. *ontradicţia aparentă este determinată defaptul că sa considerat tensiunea de la reţea ca fiind perfect sinusoidală. Acestlucru este imposibil, deoarece atunci când circulă un curent cu frecvenţa de 04:;!, el determină o oarecare cădere de tensiune, activă şi c'iar reactivă deaceeaşi frecvenţă K 04: ;!. Atâta timp cât curentul electric include frecvenţesuplimentare, tensiunea va cuprinde componente de o anumită amplitudine, cuaceleaşi frecvenţe. umai dacă atât tensiunea cât şi curentul cuprind aceeaşifrecvenţă poate să re!ulte putere activă, pe această frecvenţă. /rebuie să fie clar faptul că, aceasta este situaţia în toate ca!urile. -e!istenţa existentă în circuitdetermină căderi de tensiune în fa!ă cu curentul şi de aceea apare o putere activă

pentru orice fel de de curent care o parcur#e7 activ, reactiv sau armonic.

17



3) E4-erienţe sim-le

(ămpile fluorescente sunt sin#urele ec'ipamente u!uale la care cel maieficient mod de compensare a puterii reactive şi anume la locul de producereeste o practică curentă. Această soluţie este cea mai eficientă deoarece setransmite numai componenta activă a curentului în circuitele instalaţiei,

componenta reactivă fiind compensată în interiorul ec'ipamentului. Dacă esteutili!ată o soluţie centrali!ată de compensare se poate combina circuitul decompensare a puterii reactive cu filtrul de armonici, pentru a re!olva mai multe

probleme cu acelaşi ec'ipament. Avantajul soluţiei centrali!ate, cu un controladecvat, constă în aceea că nu toate ec'ipamentele funcţionea!ă simultan şi este

posibil, de multe ori, de a instala o capacitate totală de compensare mai micădecât în ca!ul în care sar asi#ura compensarea locală la toate ec'ipamentele. $ereduce în acest fel riscul de supracompensare a motoarelor. >olosind un

ec'ipament combinat de filtrare şi compensare se reduce riscul de re!onanţă şise asi#ură că armonicile corespun!ătoare ran#ului filtrului sunt atenuate.

-iscul preluării din reţea a poluării determinate de alţii nu este atât demare precum se consideră în #eneral, cel puţin atunci când ec'ipamentul estealimentat dintrun tranformator propriu. *ăderea de tensiune în transformator,exprimată în funcţie de tensiunea sa de scurtcircuit, este puternic inductivă.Astfel că un transformator cu o tensiune de scurtcircuit nominală de ? 5 are oreactanţa relativă de circa 0B 5 la 04: ;! şi ajun#e la B: 5 la B4: ;!. Dacă

ec'ipamentele din vecinătate sunt, de asemenea, conectate prin intermediul unui

18



transformator propriu, impedanţa dintre cei doi consumatori se dublea!ă. Deasemenea, impedanţa armonică a transformatorului depinde în mare măsură de7J #rupa de conexiuni a transformatorului, adică dacă are o conexiune în triun#'isau nu )

J dacă armonica anali!ată este multiplu de trei %ran#ul ei este divi!ibil cu trei&sau nu.

6rmătoarea serie de măsurători în circuite monofa!ate pun în evidenţăfaptul că un circuit absorbant poate, în mod eficient şi fără costuri mari, sălimite!e problemele determinate de armonici.

*a model monofa!at de test se folosesc, de exemplu, două balasturi

ma#netice pentru lămpi fluorescente de 41 . -e!istenţa lor electrică este de03,1 Q, iar inductivitatea de 1L1 m;. Dacă în serie cu unul dintre acestea seconectea!ă un condensator de 0,3 R> şi unul de :,?< R>, re!ultă circuiteabsorbante cu frecvenţa de re!onanţă de 04: ;! şi B4: ;!. Dacă se conectea!ăacestea în reţea, întro !onă re!idenţială, întro seară de sâmbătă, pe durata unuimeci de fotbal, când sunt în funcţiune toate televi!oarele şi numai un număr redus de lămpi fluorescente, iar ec'ipamentele electrocasnice nu sunt conectate,curba de tensiune poate avea un factor total de distorsiune %/otal ;armonic

Distortion /;D& de circa ?,L 5. Această distorsiune este determinată în specialde armonica de ran# 4 care poate ajun#e la 0: 8) celelalte armonici sunt în#eneral nesemnificative. Armonica de ran# trei, care este dominantă în curentulabsorbit de televi!oare sau ec'ipamente similare, are un efect redus asupracurbei de tensiune %determinat de pre!enţa înfăşurării triun#'i atransformatorului&, atâta timp cât sarcina este practic ec'ilibrată. u acelaşilucru re!ultă întro reţea monofa!ată, sau dacă numai o fa!ă a reţelei trifa!ateeste încărcată. "ntro reţea normală, cu sarcini neliniare, dar încărcată practic

simetric, în circuitul de filtrare de 04: ;! practic nu trece curent electric. "nsă încircuitul de B4: ;! se poate măsura un curent de circa L4 mA cu frecvenţa deB4: ;!. Această valoare este practic dublă faţă de valoarea cu frecvenţa de 4:;!, deşi la bornele circuitului de filtrare se aplică o tensiune de B3: 8 cufrecvenţa de 4: ;! şi numai circa 0: 8 cu frecvenţa de B4: ;!. $e sublinia!ăastfel principiul care stă la ba!a medodei de filtrare. 6n efect măsurabil asuprareţelei electrice de alimentare însă nu re!ultă deoarece puterea filtrului %<L: mA,repre!entând circa 01: 8Ar& este mult mai mică şi re!istenţa înfăşurării mult

prea mare pentru a curăţa reţeaua încărcată cu estimativ ?:: @8A.

19



Pentru a pune în evidenţă toate posibilităţile sale de curăţire, modelul defiltru trebuie să fie instalat întro reţea adecvată, ideal cu o poluare substanţială,care trebuie limitată. Acest lucru re!ultă de exemplu dacă în reţeaua electricăeste plasat un variator de tensiune alternativă %cu re#lare a un#'iului de intrare

în conducţie& care controlea!ă o putere adecvată. De exemplu, dacă se doreşte cao lampă cu incandescenţă de B:: să absoarbă numai 0:: . 8ariatorul detensiune alternativă separă, întro anumită măsură, sarcina de reţeaua dealimentare şi reali!ea!ă o GinsulăH de consum. "n mod lo#ic, dacă sarcinacontrolată este pur re!istivă, tensiunea la bornele lămpii şi curentul prin lampăau aceeaşi distorsiune, cantitativ şi calitativ. Poate fi aceasta limitată cu ajutorulfiltrului amintit S -ăspunsul este da %fi#. ?&. *onectarea în paralel cu aceastăsarcină a două circuite absorbante, reduce factorul de distorsiune al tensiunii la

borne şi al curentului electric prin sarcină de la circa <0 5 la circa 3L 5. "nmulte ca!uri această reducere este suficientă, ca dintro instalaţie perturbată săre!ulte o instalaţie funcţională. imeni nu cere o curbă sinusoidală absolutcurată, exceptând măsurătorile de laborator.

-e!ultatele arată că circuitul absorbant de 04: ;!, în acest ca!, nu estenefolositor şi în orice ca! nu este inutil.

Din contră are rolul cel mai important în corectarea curbei. *urentul

electric prin acesta pre!intă o valoare de 324 mA la 04: ;! %suplimentar apareun curent de BB mA cu frecvenţa de B4: ;!, deoarece al doilea circuit absorbantnu asi#ură o limitare completă&. *urentul de B4: ;! în circuitul filtrului de B4:;! este de 01? mA, încă semnificativ, deşi este mai mic decât curentul de 04:;!. Acest fapt este caracteristic pentru o sarcină monofa!ată, funcţionând maimult sau mai puţin i!olat faţă de reţeaua de alimentare.

() Cum -oate 6i 7m0unătăţită -er6ormanţa 8

Desi#ur că trebuie adău#at şi un circuit de filtrare pe 34: ;!, însă acestlucru nu răspunde mie!ului problemei. Deşi sunt conectate circuitele de filtrare

pentru armonicile trei şi cinci, armonicile re!iduale de ran# trei %3? 8& şi de ran#4 %B< 8& sunt superioare armonicii de ran# L, deşi lipseşte circuitul de filtrare

pentru armonica de ran# L %fi#. ?&. *ircuitele de filtrare anali!ate se pare că pre!intă probleme în privinţa factorului de calitate. Desi#ur că o re!istenţăelectrică de 03,1 Q este prea mare. Dacă impedanţa de 04: ;! pentru armonicade ran# trei a circuitului absorbat ar fi !ero, ceea ce ar fi ideal, atunci tensiunea

la frecvenţa de 04: ;! ar fi !ero. "n realitate se #ăsesc 3? 8 şi un curent de 324mA care parcur#e circuitul de filtrare de 04: ;! şi B< 8 şi un curent de 01? mA

20



la circuitul de filtrare de B4: ;!. Ambele valori sunt însă mult peste celecorespun!ătoare valorii de 03,1 Q.

Acest lucru indică faptul că apar pierderi substanţial mai mari,determinate de curenţii turbionari şi 'istere!is datorate redusei calităţi a fierului.8ariabilitatea inductanţei %variaţia cu intensitatea curentului electric, valoarevariabilă în timp etc.& împiedică acordarea precisă pentru frecvenţa dorită.

Aceasta arată importanţa ale#erii unor componente de înaltă calitate, în specialrelativ la bobină, deoarece aceasta determină cele mai multe pierderi şiinexactităţi. /oate pierderile re!istiveFpierderile prin curenţi turbionareFpierderile

prin 'istere!is conduc la impreci!ia acordării circuitului de filtrare, astfel încâteste important să se selecte!e componente dedicate, de înaltă calitate, în locul

bobinelor existente u!uale, care ar putea fi mai ieftine, dar sunt destinate pentrualte aplicaţii la care pierderile, toleranţele şi abaterea faţă de valorile nominalenu sunt atât de importante. 6tili!area filtrelor pasive este una dintre metodele

pentru limitarea armonicilor cu cel mai mic cost. ste necesară doar omodificare minoră în instalaţia de compensare a puterii reactive, aflată înfuncţiune, pentru ca să se limite!e pierderile financiare importante printroinvestiţie moderată.

(() Central sau dis-ersat8

6rmătoarea problemă ataşată ale#erii corecte a modelului este conexiuneaîn stea sau în triun#'i. =nstalaţiile de compensare sunt în mod obişnuit conectate

în triun#'i. "n ca!ul filtrelor pasive această sc'emă este numai parţial eficientă,deoarece cele mai semnificate armonici în !onele cu birouri sunt determinate de

21



ec'ipamentele monofa!ate şi circulă între fa!ă şi nul. xistă şi unele soluţiiintermediare cu condensatoare conectate în triun#'i, însă bobinele necesare suntreali!ate în sc'emă trifa!ată cu neutru. Ofertantul de ec'ipament trebuie să aibăcapacitatea de a propune cea mai bună soluţie pentru fiecare ca! particular. Aşa

cum sa arătat mai sus, circuitele absorbante asi#ură trecerea curentului armonicastfel că aceştia nu mai circulă înapoi, în reţeaua de alimentare. De remarcat însăcă curenţii armonici circulă prin instalaţie de fapt acest lucru conduce lacreşterea valorii efective a curentului electric între sursa de armonici şi filtru,deoarece impedanţa buclei a scă!ut. /oate măsurile luate trebuie să aibă învedere, în mod normal, şi efectul curenţilor armonici în instalaţie. "n pre!enţacircuitelor de filtrare, suma dintre curentul de sarcină şi curenţii din circuitele defiltrare %valoare ce trebuie acoperită de sursa de alimentare& este mai mică decât

curentul de sarcină în lipsa filtrului, deoarece curentul de sarcină în sine este maimare când în apropiere de ec'ipament se află filtrul, faţă de ca!ul în care nuexistă filtru.

"n acest sens, trecerea spre descentrali!are deşi este mai scumpă, conduceînsă la o soluţie mai eficientă %având în vedere creşterea curentului în bucleleformate cu circuitele de filtrare&. "n nici un ca! nu poate fi însă acceptatăimplementarea unor instalaţii de filtrare ca pretext pentru a reali!a instalaţii

vec'i de tip /*, întâlnite în unele ţări, şi să se reducă secţiunea conductoruluineutru %aspecte practice privind dimensionarea conductorului neutru suntindicate în sectiunea 3.4.0 a acestui E'id&. $istemele /* permit curentului

prin conductorul neutru, inclusiv armonicilor, să circule prin elementeleconductoare din exteriorul !onei. De!avantajele sistemului /*, din punctul devedere al compatibilităţii electroma#netice, sunt pre!entate pe lar# în secţiunea <a acestui E'id.

Aspectele privind descentrali!area sunt valabile la orice tip de filtru.

>iltrele active sunt de!avantajate faţă de circuitele absorbante prin faptul că cucât puterea unitară este mai mică cu atât raportul de preţuri este mai mare.-aportul de preţuri este circa B 7 0 în ca!ul instalaţiilor de putere mare şi ajun#ela 3 7 0 în ca!ul instalaţiilor de putere redusă. Plecând de aici, în unele ca!uri,este îndoielnică eficienţa lor TBU. >iltrele active sunt raţional de utili!at, atuncicând sunt combinate cu ec'ipamente 6P$, care limitea!ă #olurile şiîntreruperile. Aceste servicii nu le poate reali!a filtrul pasiv. Pentru a asi#ura ocurăţire bună a formei curbelor, ceea ce de multe ori este suficient, filtrul pasiv

este ec'ipamentul care cu un preţ mult mai redus, asi#ură o fiabilitate ridicată şi,în ca!ul unei dimensionări corecte, pierderi reduse. $e oferă astfel posibilitatea

22



instalării descentrali!ate. "n acest fel, sunt evitate surpri!ele neplăcute, care potsă apară la instalaţiile centrali!ate datorită curenţilor armonici şi a căderilor corespun!ătoare de tensiune pe conductoare.

(*) Atenţie la ra-ortul 9CPentru fiecare frecvenţă există un număr infinit de perec'i ( şi * cu

aceeaşi frecvenţă de re!onanţă. 8aloarea condensatorului determină nivelul puterii reactive disponibile %care nu poate, bineînţeles, să fie !ero&, iar inductivitatea este calculată pentru a determina comportarea armonică. Odată ceselecţia a fost făcută aceste valori rămân fixe pentru totdeauna. Acesta poate fiun de!avantaj al filtrului pasiv. De exemplu, modelul de filtru de 04: ;! şi B4:;! anali!at anterior preia, la 4: ;!, curenţii de 0:: mA şi respectiv 3L mA.

Aceste valori sunt relativ mici în comparaţie cu valorile măsurate ale curenţilor armonici, având în vedere faptul că aceste filtre au fost dimensionate cuinductivitate ( mare şi capacitate * mică. O soluţie ar putea să fie reali!areafiltrelor sub forma unor #rupe mici şi conectarea lor în funcţie de putereareactivă necesară, ceea ce se reali!ea!ă în ca!ul compensatoarelor controlate.vident capacitatea filtrului creşte atunci când creşte şi puterea reactivă aacestuia, iar acest lucru poate fi de!avantajos deoarece atunci când sarcinascade, se reduce şi.curentul armonic. Poate fi luată în consideraţie şi

deconectarea circuitelor de filtrare pentru armonicile superioare atunci cândnecesarul de putere reactivă %de compensare& este mai redus, conform sc'emeidin fi#ura <. Aceasta nu este o soluţie perfectă, dar este eficientă din punct devedere al costurilor. >iltrele pasive, despre care sa discutat mai sus, nurepre!intă decât un proiect modificat sau o ale#ere adecvată a instalaţiei decompensare necesară. Atunci când se utili!ea!ă această metodă este necesar a

preci!a faptul că deconectarea se face de la valorile mari spre cele mici alefrecvenţei %de la dreapta spre stân#a în fi#ura <&, aşa cum este pre!entat în

secţiunea 3.0.B a acestui E'id. "n ca! contrar, este posibil ca unul sau altul dintrecircuitele de filtrare de frecvenţă ridicată să intre în re!onanţă cu elementeinductive sau cu unul sau altul dintre circuitele re!onante de frecvenţă mairedusă.

23



>i#. < *ombinaţie de circuite de filter

() Conclu+ii $unt necesare eforturi şi costuri relativ reduse pentru a limita armoniciledominante împreună cu compensarea puterii reactive, deoarece aceasta estenecesară în orice ca! şi cele mai multe instalaţii de compensare sunt prevă!utecu bobine pentru Gde!acordareH. "n cele mai multe ca!uri, re#larea unuiasemenea circuit la o frecvenţă de re!onanţă care ar putea corespunde uneiarmonici din reţea este evitată deliberat. *ea mai mare eficienţă se obţine dacăse dimensionea!ă la re!onanţă curentul armonic este redus cel mai mult şi

riscul supraîncărcării instalaţiei de compensare nu este atât de mare pe cât esteîn #eneral considerat. Mine înţeles, este necesar să se ia o oarecare re!ervă lainstalarea ec'ipamentului. Aceasta nu ridică probleme, deoarece re!ultă un efectde curăţire mai bun şi o reducere a pierderilor, cu un cost suplimentar foarteredus. >iltrele active sunt mult mai scumpe şi ţintesc deseori în afara scopuluisau determină, deşi pre!intă o eficienţă mai ridicată a unui ec'ipament, re!ultateslabe în #eneral. Aceasta este determinată de faptul că datorită structurii de cost,sunt utili!ate mai mult centrali!at decât descentrali!at. *urenţii armonici

determină mai multe probleme în reţeaua electrică decât puterea reactivă, încâteste de prevă!ut că întreprinderile de electricitate vor lua în considerare pierderile datorită armonicelor la fel ca cele datorate puterii reactivefundamentale nu are sens să se ia în considerare numai puterea reactivă pefundamentală şi nu şi armonicile. "n nici un ca!, instalarea ec'ipamentelor defiltrare, cu excepţia filtrelor instalate odată cu sarcina sau c'iar în interiorulacestuia, nu poate fi utili!ată ca ar#ument convin#ător pentru a reduce secţiuneaconductorului neutru sau să nu se ia în consideraţie armonicile la dimensionarea

cablurilor sau a altor ec'ipamente. Ienţinerea impedanţei sistemului la valoare

24



redusă este mai importană atunci când există filtru decât în ca!ul în care acestalipseşte. "n ca! contrar, efectul filtrului ar putea fi dăunător.

(.) To-olo#ia 6iltrelor active

=deia care stă la ba!a filtrelor active este relativ vec'e, însă lipsa unor mijloace te'nice, la un preţ competitiv, a întâr!iat punerea în practică pentru unnumăr de ani. "n pre!ent, lar#a disponibilitate a semiconductoarelor =EM/%insulated #ate bipolar transistors& şi a procesoarelor numerice de semnal%Di#ital $i#nal Processors D$P& au determinat ca filtrele active să devină osoluţie practică.

Principiul unui filtru activ este simplu) electronica de putere este utli!ată pentru #enerarea armonicilor de curent electric cerute de sarcina neliniară, astfel

încât sursa normală de alimentare este destinată să asi#ure numai componentafundamentală a curentului. "n fi#ura 0 este indicat principiul filtrului activ

paralel.

>i#. 0 >iltru activ paralel.

*urentul de sarcină este măsurat cu ajutorul transformatorului de curent/*, al cărui curent secundar este anali!at de procesorul D$P pentru a determinaspectrul armonic. Această informaţie este utili!ată de sursa de curent pentru a#enera exact armonicile de curent cerute de sarcină, în perioada următoare afundamentalei. "n realitate, curentul armonic cerut de la sursa de alimentare se

reduce până la circa 2:5. Deoarece filtrul activ se ba!ea!ă pe datele de latransformatorul de măsurare de curent electric, este adaptabil rapid la

25



modificarea componenţei spectrale a sarcinii. Deoarece procesul de anali!ă şi#enerare este controlat prin soft, în fond este simplu de pro#ramat ec'ipamentulastfel încât să asi#ure eliminarea numai a unor armonici în vederea reali!ăriiunei eficienţe maxime, în limitele posibile ale ec'ipamentului. $unt mai multe

topolo#ii propuse pentru aceste ec'ipamente şi unele dintre acestea sunt pre!entate mai jos. >iecare topolo#ie are condiţii proprii privind dimensionareacomponentelor şi metode specifice de dimensionare a între#ului filtru în funcţiede sarcina care trebuie luată în considerare.

(5) Filtrele active serie

Acest tip de filtru %>A/ filtru activ de tensiune& fi#ura B conectat înserie în reţelele de distribuţie, asi#ură compensarea atât a armonicilor de curent

electric #enerate de sarcină cât şi tensiunea deformată care există în modobişnuit în reţeaua electrică de alimentare. Această soluţie este asemănătoare din

punct de vedere te'nic cu un filtru de reţea şi trebuie dimensionat pentruîntrea#a sarcină.

>i#. B >iltru activ serie

26



(/) Princi-iul de 6uncţionare al 6iltrului activ -aralel

>iltrul activ de curent este conectat în paralel cu reţeaua de alimentare şiîn mod constant injectea!ă curenţi armonici care corespund în mod exactcomponentelor armonice absorbite de sarcină. *a re!ultat curentul electricasi#urat de sursa de alimentare rămâne sinusoidal. "ntre#ul spectrul alarmonicilor de joasă frecvenţă, de la cea de ran# doi până la cea de ran# B4 estecompensat.

Dacă curentul armonic absorbit de sarcină este mai mare decât valoarea dedimensionare a filtrului, acesta îşi limitea!ă automat curentul de ieşire lavaloarea maximă de dimensionare) filtrul nu poate fi supraîncărcat şi vafuncţiona corect până la valoarea maximă a curentului de dimesionare. xcesulde armonici va fi absorbit de la reţeaua de alimentare) filtrul poate funcţiona înmod permanent în această stare, fără a fi deteriorat.

(1) Punctul de conectare şi con6i#uraţia>iltrul activ poate fi amplasat în diferite puncte din reţeaua de distribuţie7

27



C centrali!at, în punctul comun de cuplare %P**&, pentru o compensare #lobală aarmonicilor de curent electric %fi#. 4. po!iţia A&C compensare parţială a armonicilor de curent electric %fi#. 4, po!iţia M&C în apropierea sarcinii poluante, asi#urând o compensare locală a armonicilor

de curent electric %fi#. 4, po!iţia *&.

De subliniat faptul că filtrul răspunde numai la armonicile din aval, înca!ul filtrului din po!iţia M de exemplu, vor fi compensate numai armonicile decurent electric din cablul de alimentare 3 şi nu va răspunde la sarcinile de pecelelalte alimentări. Acest lucru permite o mare flexibilitate în proiectareasc'emelor de filtrare.

*a la toate filtrele, circuitul spre sarcină rămâne în continuare poluat cu

armonici de curent electric) numai circuitul spre reţeaua de alimentare estenepoluat. De remarcat faptul că circuitul spre sarcină trebuie să fie dimensionatţinând seama de armonici şi de efectul pelicular. "n mod ideal, compensarea armonicilor trebuie făcută la locul lor deapariţie. Pentru a optimi!a compensarea armonicilor, unele filtre pot fi conectateîn diferite confi#uraţii. Aceste confi#uraţii pot fi utili!ate în orice punct al reţeleide distribuţie, oferind o flexibilitate totală şi posibilitate lar#ă de ale#ere astrate#iei de compensare. *ele mai utili!ate confi#uraţii sunt descrise în

următoarele două para#rafe.

>i#. 4 $istem de distribuţie radial în trei trepte cu indicarea punctelor în careeste posibilă conectarea filtrelor active.

28



(2) Con6i#uraţia -aralelă

Această confi#uraţie, indicată în fi#ura <, oferă trei posibilităţi diferite7 C creşterea capacităţii de compensare întrun punct dat al reţelei de curentalternativ prin conectarea până la patru filtre de aceeaşi valoare nominală)C creşterea capacităţii de compensare pentru o eventuală extindere în viitor asarcinii)C o mai bună fiabilitate la utili!area filtrelor de aceeaşi valoare nominală întrunmod redundant de funcţionare.

>i#. < *onfi#uraţie parallel

(3) Con6i#uraţie 7n cascadă

Această confi#uraţie, indicată în fi#ura L, are următoarele avantaje7C creşterea capacităţii totale de compensare utili!ând filtre cu aceeaşi valoareanominală sau cu valori nominale diferite)C compensarea locală a unei anumite sarcini sau a unor armonici şi compensarea#lobală a unui #rup de sarcini neliniare.

>i#. L *onfi#uraţie în cascadă

29



*) ;e+ultate ale unei a-licaţii test

Acest capitol pre!intă unele re!ultate tipice la implementarea filtrelor active la o sarcină neliniară. "n fi#urile de mai jos sunt ilustrate nivelurile decompesare care se pot obţine în ca!ul unor aplicaţii tipice în industrie şi înclădirile comerciale.

*() Sarcină de ti- calculator -ersonal

$arcina de tip calculator personal este caracteri!ată de un spectru bo#at dearmonici de joasă frecvenţă de ran# impar, armonicile de ran# trei, cinci, şapte şinouă având un nivel foarte ridicat. 6n spectru tipic este indicat în fi#ura 1.

>i#. 1 $pectru nefiltrat al unei sarcini de tip calculator personal

$arcina de acest tip determină un mare număr de probleme, inclu!ândsupraîncărcarea conductorului neutru, supraîncăl!irea transformatoarelor şiîncăl!irea datorată efectului pelicular, aspecte anali!ate în secţiunea 3.0 a acestuiE'id. Dacă se implementea!ă un filtru activ pentru această sarcină, spectrul

curentului absorbit din reţeaua de alimentare este indicat în fi#ura 2."mbunătăţirea este vi!ibilă factorul de distorsiune total %/;D=& se reduce de la2B,<5 la B,25 %de 3B de ori& şi valoarea efectivă a curentului electric scade cuB05.

30



>i#. 2 *ompensarea completă a sarcinii de tip calculator personal

*ompensarea completă, aşa cum este indicată în fi#ura 2, necesită uncurent mare de la filtru. "n funcţie de circumstanţe, poate să nu fie necesarăcompensarea tuturor armonicilor de curent electric. De exemplu, ar putea apare

problema numai a armonicii de ran# trei şi atunci este suficient de a eliminanumai această armonică. "n fi#ura 0: este indicat efectul asupra curentului dinsursa de alimentare dacă se pro#ramea!ă filtrul pentru a elimina numai armonica

de ran# trei.

>i#. 0: *ompensarea parţială a sarcinii de tip calculator personal

**) Sarcină de ti- acţionare cu vite+ă varia0ilă

"n fi#ura 00 este indicat spectrul tipic al unei sarcini de tipul acţionare cuvite!ă variabilă, cu sarcină parţială. ivelul foarte ridicat al componentelor de

31



ran# cinci şi şapte poate determina probleme serioase în instalaţii, casupraîncăl!irea transformatoarelor, şi poate conduce la probleme serioase lalimitarea armonicilor de curent electric de către furni!orul de ener#ie electrică.

>i#. 00 $pectrul armonic tipic, necompensat, al unei sarcini de tip acţionare cuvite!ă variabilă

=mplementarea unui filtru activ şi acceptând o compensare completă,determină spectrul armonic indicat în fi#ura 0B. "n acest ca!, factorul total de

distorsiune /D;= se reduce de la 0B?5 la 03,?5 %de 2,3 ori&, cu o reducere de3:5 a valorii efective.

>i#. 0B $pectrul armonic compensat al unei sarcini de tip acţionare cu vite!ă

variabilă

32



*) Avanta<ele 6iltrelor active

>iltrele active au următoarele avantaje7C reducerea factorului de distorsiune de curent /D;= în raport de circa

0:70C creşterea factorului de putere

C nu este afectat de variaţia frecvenţei de exemplu la funcţionarea pe osursă de re!ervă

C nu apare riscul re!onanţelor cu o armonică oarecareC nu poate fi supraîncărcat

C flexibilitateC dacă este necesar, poate fi pro#ramat să răspundă la o armonică

specifică.>iltrele de armonici oferă o soluţie practică şi simplă pentru probleme care pot fifoarte complexe. ste o soluţie foarte flexibilă, care face ca la sc'imbărilefuncţionalităţilor şi a confi#uraţiei întro clădire să se #ăsească o re!olvaresimplă.

*.) Filtre de armonici

Pentru eliminarea unei armonici a tensiunii intre doua puncte A si M ale

unui circuit, se utili!ea!a un circuit serie -(*, acordat pe frecventa armoniciirespective obtinand astfel un scurtcircuit virtual pentru armonica respectiva sireducand 6AM% ν& practic la !ero.

Ietoda poate fi aplicata pentru armonici de orice ordin, filtrele individuale fiindle#ate in paralel intre A si M.

33



Anali!a exacta a combinatiei nu este simpla fiindca fiecare filtru este afectat decelelalte cu care este in paralel precum si de reactanta paralel a sursei dealimentare.

=mpedanta bateriei de filtre functie de frecventa are forma

(a frecventa armonicii la care sa preva!ut filtru, impedanta bateriei este foartesca!uta,in timp ce la frecvente intermediare impedanta este de valoare ridicata.

Rolul bateriei de filtrare: sa permita circulatia armonicilor de curent intre sursade armonici si baterie, dar sa elimine armonicile de curent si tensiune din restul

retelei.

(a armonici de ordin superior cerintele de filtrare nu sunt asa de importante si deaceea aceste filtre sunt atenuate prin conectarea in paralel a unor re!istente%filtrul trece sus&. -e!ulta un filtru mai putin eficient %dar adecvat& la frecventade re!onanta, in timp ce la toate frecventele mari impedanta va fi mica%inductivaFre!istiva& apropiinduse de valoarea re!istentei pe masura cefrecventa creste.

Problema dificila in ca!ul bateriilor de condensatoare este ca una dintrearmonicile curentului poate fi amplificata la nivele periculoase, in circuitul paralel -(*, daca circuitul intra in re!onanta pe o frecventa a armonicii.

Prin conectarea unei inductante (s in serie cu bateria de condensatoare,conditiile de re!onanta paralel sunt transferate in afara domeniului frecventelor armonice, la frecvente mai mici.

34



f p frecventa de re!onanta a combinatiei ($FF-(*

f s frecventa de re!onanta a circuitului serie -(*

(a f V f s Τ W(V W* Τ ramura -(* inductanta X re!istenta serie

-amura, in aceasta situatie, in paralel cu (s nu produce re!onanta.

*5) Soluţii -entru limitarea distorsiunilor armonice

Filtre -asive

Art.D0 K >iltrele pasive repre!intă o soluţie eficientă pentru limitareacurenţilor armonici, determinaţi pe ba!a descompunerii >ourier.

Art.DB 6n filtru pasiv cuprinde mai multe circuite (* care reali!ea!ă

pentru armonicele semnificative o cale de impedanţă practic nulă) în acest fel,circulaţia curenţilor armonici se limitea!ă numai pe circuitul sursă perturbatoare

− filtru.

Art.D3 K Principalele armonice care pre!intă interes în reţeaua electrică deinteres public sunt cele de ran# 4, L, 00 şi 03.

Art.D? (ocul de amplasare a filtrului şi deci nivelul pierderilor active pecircuitul parcurs de curentul electric deformat, este stabilit în special pe criteriieconomice. "n mod obişnuit, filtrul pasiv este conectat la barele de alimentare

35



ale utili!atorului, asi#urânduse astfel ca curentul electric absorbit de acesta săse afle în limitele de distorsiune acceptată în P** de operatorul de reţea.

Art.D4 K "n reţeaua electrică de interes public sunt utili!ate două tipuri defiltre7

a& filtre refulante, b& filtre absorbante.

Art.D< >iltrul refulant paralel %fi#. D0 a&& are rolul de a limitasolicitarea termică a condensatoarelor din instalaţia de compensare a puteriireactive şi de a evita apariţia re!onanţei paralel între reactanţa transformatoruluişi capacitatea condensatoarelor pentru îmbunătăţirea factorului de putere.lementele sc'emei sunt alese astfel încât reactanţa ec'ivalentă a circuitului filtrului refulant pentru frecvenţa fundamentală să aibă caracter capacitiv, iar

pentru armonice să pre!inte caracter inductiv.Art.DL >iltrul refulant paralel asi#ură protecţia bateriei de

condensatoare pentru compensarea puterii reactive la utili!ator, dar determinătransferul armonicelor de curent electric, determinate de receptorul neliniar -,în reţeaua electrică de alimentare.

Art.D1 K >iltrul refulant serie %fi#. D0 b&& asi#ură limitarea transferului dearmonice în reţeaua electrică de alimentare prin creşterea impedanţei armonice acircuitul serie al utili!atorului perturbator. *ircuitul este dimensionat la re

!onanţă de curent electric, determinând pentru armonica de calcul h o impedanţăfoarte mare.

Art.D2 >iltrul electric absorbant %fi#. DB& cuprinde un ansamblu decircuite re!onante serie, fiecare dintre aceste circuite pre!entând o impedanţă

practic nulă pentru una dintre armonicele #enerate de utili!atorul perturbator.Art.D0: Dimensionarea filtrului absorbant se face pe ba!a informaţiilor

privind sursa de armonice %considerată ca sursă de curent electric&, acaracteristicilor reţelei electrice de alimentare, precum şi de valoarea admisă a

36

RN

T

L

C

T

RN

C L

Fig. D1 − Filtru refulant

a) paralel; b) serie.

a)

b)

I h



factorului de distorsiune. "n calcule se iau valorile probabile cele mai mari alecurenţilor electrici armonici. "n mod obişnuit, filtrul absorbant cuprinde circuitere!onante pe armonicele 4, L, 00 şi 03, cele mai importante în sistemul electroener#etic.

Art.D00 >iltrul absorbant este conectat la barele de alimentare aleutili!atorului perturbator, la care sunt conectate receptoarele cu caracteristicăneliniară -, receptoarele liniare -(, precum şi, dacă este necesară, bateria cucondensatoare *, pentru compensarea puterii reactive.

Art.D0B "n mod normal nu se iau în consideraţie armonicele pare şi celemultiplu de 3, având în vedere limitarea acestora de către transformatoarele steatriun#'i. Problema armonicelor de ran# multiplu de 3 devine importantă dacă seare în vedere tendinţa de utili!are a transformatoarelor stea stea în locul celor

stea triun#'i %mai scumpe faţă de cele stea stea, la o aceeaşi putere normată, cu peste 04 5&.

Art.D03 >iecare dintre circuitele re!onante ale filtrului poate fi definitde mărimile7a& putere reactivă la frecvenţa fundamentală)

b& frecvenţa de re!onanţă f hi corespun!ătoare armonicei hi )c& factorul de calitate %atenuarea determinată de re!istenţa electrică a circuitului,în special a bobinei din componenţa filtrului&.

Art.D0? Pre!enţa filtrului absorbant la barele de alimentare aleutili!atorului face ca în reţeaua electrică să se propa#e numai armonicelere!iduale, care pot fi limitate prin conectarea unei bobine în serie sau de cătreinductivitatea transformatorului de alimentare a barei.

Art.D04 Deconectarea, pentru revi!ii sau reparaţii, se face pentruansamblul filtrului. Deconectarea unor circuite re!onante din componenţafiltrului absorbant, pe durata funcţionării sursei de perturbaţii, conduce atât lacreşterea valorii factorului de distorsiune a curentului electric ce se propa#ă în

reţeaua de alimentare, cât şi la suprasolicitarea circuitelor re!onante rămase în

37

RL RNL

5

C5

L7

C7

L11

C11

L13

C13

C

T

Fig. D2 − Conectarea filtrului absorbant

la barele utiliatorului perturbator.



funcţiune şi având frecvenţa de re!onanţă superioară celei a circuitului deconectat.

Art.D0< Pre!enţa filtrului absorbant la barele de alimentare aleutili!atorului perturbator determină şi modificarea caracteristicii de frecvenţă a

reţelei electrice în acest punct. Anali!a efectuată la instalarea filtrului trebuie săverifice posibilitatea apariţiei unor circuite re!onante, care să conducă lasuprasolicitarea componentelor sc'emei, în ca!ul în care frecvenţa de re!onanţăa circuitelor oscilante formate este e#ală cu frecvenţa unor armonice #enerate dealţi utili!atori din reţea.

Art.D0L K (a utili!area filtrelor absorbante trebuie avute în vedere şiurmătoarele aspecte 7

a& pentru a evita deteriorarea filtrului absorbant în ca!ul apariţiei

unor surse de armonice în reţeaua de alimentare %altele decât cele #enerate deutili!atorul perturbator anali!at&, circuitele re!onante ale filtrului trebuiedimensionate pentru un curent electric armonic cu cel puţin 045 mai mare decâtcel al utili!atorului studiat)

b& condensatoarele C h din circuitul de filtrare pre!intă la borne otensiune mai ridicată decât tensiunea de la bare) acest aspect trebuie avut învedere atât la ale#erea condensatoarelor dar şi pe durata exploatării)

c& filtrele pasive cuprind un număr fix de circuite re!onante

reali!ând limitarea numai a acestor armonice şi, în mod normal, nu poate fiexploatat parţial)d& dimensionarea unui filtru se face pentru o anumită confi#uraţie a sursei dealimentare şi o anumită sarcină şi deci nu poate fi reali!at ca module standard)

Filtre active

Art.D01 >iltrele active, numite şi condiţionere de reţea, sunt convertoarestatice de putere care pot îndeplini diverse funcţiuni, acestea depin!ând fie demodul lor de comandă %comandate în curent electric sau în tensiune& fie demodul lor de conectare %serie sau paralel&.Art.D02 6n filtru activ paralel %filtru activ de curent electric K >A*& asi#ură oformă practic sinusoidală a curentului electric absorbit din reţeaua electrică dealimentare, independentă de forma curentului electric preluat de utili!atorul

neliniar. De asemenea, acest montaj poate asi#ura şi reali!area unui defa!aj

38



practic nul între tensiunea de alimentare şi curentul electric absorbit din reţeauaelectrică, independent de defaja!ul de la bornele utili!atorului, asi#urând în acestfel şi corecţia factorului de putere.Art.DB: "n fi#ura D3 este pre!entat modul de funcţionare al unui filtru de

curent electric pentru ca!ul simplu al unui receptor de tip redresor cu filtru decurent electric %bobină de valoare relativ ridicată& pe partea de curent electric

continuu, astfel încât în circuitul de alimentare re!ultă un curent electric deformă drepun#'iulară.

Art.DB0 Pro#ramul utili!at pentru setarea instalaţiei oferă un spectrullar# de opţiuni7 filtrarea componentelor armonice, compensarea puterii reactive,limitarea numai a armonicei prestabilite.Art.DBB >iltrul activ de curent are efect numai asupra perturbaţiilor din aval şinu are nici un efect asupra perturbaţiilor din restul reţelei, astfel încât laîntreruperea receptorului controlat, filtrul nu are nici un rol.Art.DB3 >iltrele active conectate în serie cu receptorul neliniar %filtre active detensiune >A/& determină controlul tensiunii în punctul de alimentare al recepto

rului neliniar %fi#. D?&.Art.DB? >iltrul activ de tensiune este utili!at în special în ca!ul în carereceptorul neliniar este conectat la un sistem de bare de alimentare caracteri!atede un curent electric de scurtcircuit relativ redus. "n acest ca!, pre!enţareceptorului deformant poate conduce la o puternică distorsiune a tensiunii la

barele de alimentare, de la care pot fi alimentaţi şi alţi utili!atori, afectaţi dedistorsiunea curbei de tensiune. De asemenea, filtrul activ de tensiune poate fiutili!at în ca!urile în care la barele de alimentare tensiunea este puternic

distorsionată, iar receptorul alimentat impune utili!area unei tensiunisinusoidale.

39

u!i

I D

i rA

u A

π"#$α ω⋅t

2π

α

i fA

i A

ω⋅t 2π

i fA % i

rA & i

r

Receptor neliniar

' ( C i A

i rA

Filtruacti*e

curent

i fA

(loc*e

calcul

TC

a) b)

Fig. D3− +c,e-a *e principiu a unui filtru acti *e curent electric a)

i aria/ia curen/ilor electrici 0n circuit b).



Art.DB4 *a exemplu, în fi#ura D? este indicată funcţionarea filtrului activ detensiune, pentru fa!a A, în ca!ul simplu al unui receptor neliniar care determinăo tensiune de formă dreptun#'iulară la borne.Art.DB< *osturile încă ridicate ale filtrelor active şi pre!enţa în curba

curentului electric absorbit de utili!atori a unor armonice de valoareasemnificativă, face ca în unele situaţii să fie avantajoasă utili!area unei soluţii'ibride în care pentru principalele armonice %de exemplu 4, L, 00 şi 03& să fiemontat un filtru pasiv, cu circuitele re!onante corespun!ătoare, iar în continuareforma curentului electric să fie corectată cu ajutorul unui filtru activ.

40

Fig. D − Func/ionarea unui

filtru acti *e tensiune.

t

t

uu

rA

u As

ufA

ufA % u

rA &

u As

b)a)

tiliator

perturbator

(loc *ecalcul

F'T

' ( C

TTC TT

'

TT(

T



'i0lio#ra6ie:

'ttp7FFYYY.sier.roFArticolulZ3Z3Z3.pdf 'ttp7FFYYY.danfoss.comF-Frdonl[resF<3DM2>?D1LL?2?A1B*:

3:D011L1<1F:F3Yeb>inal.pdf 'ttp7FFYYY.sier.roFArticolulZ3Z3Z0.pdf 'ttp7FFYYY.rasfoiesc.comFin#inerieFelectronicaF>iltredearmonici?0.p'pAutor7 8atra >anica, Postolac'e Petru, Poida Ana, $ufrim Iauriciu, 8atra*ristiana Andreea, /oader *ornel,,*alitatea ener#iei electrice. Ianual pentru

profesionisti. 8ol.B.\\ditura7 $.=..-.$ervicii de revi!uire P 0?3F022? ormativ privind limitarea re#imului

nesimetric i deformant în re elele electriceO-I] /;=*]ș ț

-E/=*] P-=8=D (=I=/A-A -E=I6(6= D>O-IA/ "-^(( (*/-=* D /-A$PO-/ _= D D=$/-=M6^= K >A+A =

http://www.sier.ro/Articolul_3_3_3.pdf

http://www.danfoss.com/NR/rdonlyres/63DB9EF4-D877-494A-82C0-30DE1E887868/0/3webFinal.pdf



http://www.rasfoiesc.com/inginerie/electronica/Filtre-de-armonici41.php








Documents

Tmp_16894 Tema 5 Armonici Si Filtre 1001393499