Navigace sekcemi:
Aktivní filtry - obecně
Firma ELCOM, a.s. je dlouholetým výrobcem kompenzátorů jalového výkonu, které se vyznačují svojí vysokou spolehlivostí a kompatibilitou. Důležitým prvkem kompenzátorů aplikovaných v průmyslových sítích s vysokými úrovněmi harmonických jsou vedle kvalitních kondenzátorů hlavně ochranné nebo filtrační tlumivky. Ve firmě ELCOM byly vyvinuta a vyrábí se celá řada těchto ochranných tlumivek. V současné době jsou užívány i jinými výrobci kompenzačních rozváděčů u nás i v zahraničí. Přesto, že jsou ve firmě konstrukčně i výrobně vyřešeny kompenzátory jalového výkonu jako ideální modulová stavebnice kompenzačních rozváděčů není vždy možné, už z principu jejich funkce, řešit s nimi všechny problémy eliminace energetického rušení, dokonce ani tehdy pokud použijeme principy bezkontaktních, rychlých stupňových kompenzátorů nebo plynule řízených dekompenzačních reaktorů. Eliminaci energetických rušení moderních spotřebičů, např. regulovaných pohonů, měničů kmitočtu atd. je možné provádět opět pouze zařízeními pracujícími na stejném principu. Tato moderní zařízení se obecně nazývají aktivní filtry. Ve firmě ELCOM v divizi Aplikovaná elektronika byl zahájen vývoj a výroba aktivních filtrů pro nízká napětí do výkonu řádově stovek kVA. Tato nová technologie se zatím uplatní především v rozvodech nízkého napětí s relativně malými nelineárními spotřebiči. Cílem této krátké zprávy je ukázat na základní typy aktivních filtrů, které dovolují zcela nový pohled na eliminaci energetického rušení.Princip aktivních filtrů je znám již několik desetiletí, avšak realizace nebyla možná bez rychlých výkonových polovodičových součástek, které se začaly používat v poslední době. Jedná se především o IGBT tranzistory, pomocí kterých lze nyní realizovat filtrační zařízení s výkonem řádově jednotek MVA.
Aktivní filtry lze uvažovat jako paralelně nebo sériově zapojené generátory řízené vhodným regulačním systémem tak, aby i v dynamických stavech byla zajištěna požadovaná kompenzace nevhodných harmonických složek. Způsobem zapojení aktivního filtru do sítě pak lze vylepšit proud, napětí nebo obojí. Podle těchto požadavků lze aktivní filtry dělit následovně
Derivační (paralelní) aktivní filtry
Aktivní paralelní filtr je zapojen paralelně ke svorkám sítě a svorkám spotřebiče a je tvořen generátorem proudu. Tento filtr umožňuje upravit výstupní proud na požadovaný tvar.
Sériové aktivní filtry
Podobně jako upravuje paralelně zapojený filtr proud, je zde upravováno napětí. To znamená, že filtr má schopnost udržovat amplitudu napětí, kompenzovat poklesy i špičky, odstraňovat harmonické, zajišťovat symetrické rozložení napětí, ale také dodávat energii při výpadku napájecího napětí (za podmínky, že je filtr napájen nezávislým zdrojem).
Z popsaných vlastností obou způsobů zapojení je zřejmé, že derivační filtry upravují vlastnosti sítě směrem od zátěže ke zdroji (vyrovnávají rušivé účinky zátěže). Sériové filtry potom upravují síť směrem od napájecí strany ke spotřebiči, tzn. že, dodávají zátěži kvalitnější energii.
Kombinované aktivní filtry
Oba způsoby je možné zkombinovat v jeden celek a tím vznikne systém zajišťující jak vhodné napětí v místě připojení filtru, tak i definovaný odebíraného průběh proudu
| Označení | EAFP 20 | EAFP 50 | EAFP 90 | EAFP 200 |
|---|---|---|---|---|
| Jmenovité napětí | 3 x 400 V ± 20%, 50(60) Hz | |||
| Filtrační výkon | 20 kVA | 50 kVA | 90 kVA | 200kVA |
| Jmenovitý proud | 29 A | 72 A | 130 A | 290 A |
| Jištění | 50 A | 100 A | 160 A | 350 A |
| Proudové přetížení min. | 50 % | |||
| Max. ztrátový výkon | 1000 W | 2300 W | 4000 W | 7800 W |
| Potlačení harmonických proudu | Min. na 3% (harmonické 2. až 11. řádu) | |||
| Selektivní filtrace harmonických | Harmonické 2. až 11. řádu | |||
| Symetrizace proudu | Min. 95% | |||
| Kompenzace účiníku | cos j = 1 | |||
| Ovládání | Místní, dálkové, RS485 | |||
| Hlášení | Kontaktní, RS485 | |||
| Vstupní EMC filtr | ESN EN 50081-2 Splňuje EMC standardy emise pro průmyslová prostředí | |||
| Hladina hluku | < 55 dB | < 60 dB | < 65 dB | < 65 dB |
| Teplota okolí | 0 – 40°C | |||
| Prostředí | Základní | |||
| Nadmořská výška | <1000 m | |||
| Krytí | IP20 | |||
| Rozměry (š x v x h) | 600 x 2000 x 600 mm | |||
Průběh proudu odebíraného ze sítě
před filtrací (fialová křivka)
po filtraci (žlutá křivka)
Pohled na měnič a vazební filtr
Autoři:
Dr. Ing. Tomáš Bůbela, vedoucí oddělení vývoje měničů - tomas.bubela@elcom.cz
Ing. Vladimir Korenc, generální ředitel společnosti - vladimir.korenc@elcom.cz
Ing. Ctibor Petrů, CSc., odborný poradce firmy ELCOM - ctibor_petru@telecom.cz