Снижение уровня гармоник с помощью сетевых дросселей: ожидаемые значения THID и параметры выбора

При соответствующих условиях эксплуатации сетевые дроссели переменного тока могут снизить искажения входного тока примерно на 30–50%. Сетевой дроссель с полным сопротивлением (импедансом) 5% позволяет достичь уровня суммарных гармонических искажений тока (THID) около 35% при полной нагрузке, а коэффициент мощности в некоторых системах может возрастать до 0,75–0,85. Фактические показатели зависят от типа преобразователя, профиля нагрузки, полного сопротивления питающей сети и метода измерений.

Снижение уровня гармоник с помощью дросселя переменного тока: практические показатели
Сетевой дроссель создает последовательную индуктивность в цепи между источником питания и преобразователем частоты (ПЧ). Эта индуктивность ограничивает скачки тока, возникающие при коммутации выпрямителя, тем самым снижая уровень гармоник, поступающих в систему электроснабжения.

Важно различать процент снижения и итоговое значение THID. Показатель THID на уровне 35% характеризует остаточный уровень искажений, а не обязательно означает снижение исходного показателя на 35%.

Выбор полного сопротивления (импеданса) в зависимости от условий эксплуатации
Импеданс 3%: подходит для преобразователей общепромышленного назначения, где требуется умеренное снижение гармоник и защита входных цепей.

Импеданс 5%: часто выбирается для более эффективного подавления гармоник, при условии, что возникающее при этом падение напряжения остается в допустимых пределах.

Более высокий импеданс: требует тщательной оценки пускового момента, напряжения на звене постоянного тока и рабочих характеристик преобразователя перед установкой.

Выбор дросселя переменного тока для различных областей применения
Выбор подходящего дросселя для систем с преобразователями частоты зависит от номинальных параметров преобразователя, входного напряжения, характера изменения нагрузки и допустимого падения напряжения. По одному лишь значению импеданса дросселя невозможно точно предсказать уровень гармоник в различных системах.

Например, при использовании дросселя с импедансом 5% в схеме с шестипульсным выпрямителем и полной нагрузкой показатели THID могут отличаться от результатов работы того же дросселя при частичной нагрузке или при подключении к сети с иной мощностью короткого замыкания.

Различия в функциях входных и выходных дросселей
Входные дроссели переменного тока устанавливаются перед преобразователем для ограничения гармоник тока со стороны сети и снижения пиковых значений сетевого тока. Выходной дроссель устанавливается между инвертором и двигателем; его основные задачи — ограничение скорости нарастания напряжения (dV/dt), подавление высокочастотных помех и защита изоляции двигателя в соответствующих системах.

Эти устройства выполняют разные функции. Выходной дроссель не следует рассматривать как замену входному, если основной целью является снижение гармоник тока со стороны питающей сети. Проверка гармонических характеристик
Перед выбором реакторов переменного тока необходимо провести следующие проверки, чтобы убедиться в реалистичности ожидаемого снижения:

Измерить базовое значение THID в точке общего подключения при типичной нагрузке.

Подтвердить топологию выпрямителя привода, номинальный ток, напряжение питания и импеданс реактора.

Сравнить измерения после установки в аналогичных условиях эксплуатации.

Оценить падение напряжения, повышение температуры и применимые пределы гармоник.

Для установок, требующих строгого соответствия гармоническим параметрам, одного линейного реактора может быть недостаточно для достижения целевого показателя. Пассивный или активный фильтр гармоник может потребоваться, если измеренные искажения остаются выше применимого предела.