Quels sont les types de réacteurs Éléments clés dans les systèmes électriques
Réacteur (Inducteur) : Définition et Types
Un réacteur, également connu sous le nom d'inducteur, génère un champ magnétique dans l'espace environnant lorsque le courant circule à travers un conducteur. Ainsi, tout conducteur porteur de courant possède intrinsèquement une inductance. Cependant, l'inductance d'un conducteur droit est faible et produit un champ magnétique faible. Les réacteurs pratiques sont construits en enroulant le conducteur en forme de solénoïde, appelé réacteur à noyau d'air. Pour augmenter davantage l'inductance, on insère un noyau ferromagnétique dans le solénoïde, formant un réacteur à noyau de fer.
1. Réacteur parallèle
Le prototype des réacteurs parallèles était utilisé pour les essais à pleine charge des générateurs. Les réacteurs parallèles à noyau de fer génèrent des forces magnétiques alternatives entre les sections segmentées du noyau, entraînant des niveaux de bruit typiquement 10 dB plus élevés que ceux des transformateurs de capacité équivalente. Les réacteurs parallèles transportent un courant alternatif (CA) et sont utilisés pour compenser la réactance capacitive du système. Ils sont souvent connectés en série avec des thyristors pour permettre une régulation continue du courant réactif.
2. Réacteur en série
Les réacteurs en série transportent un courant alternatif (CA) et sont connectés en série avec des condensateurs de puissance pour former un circuit de résonance en série pour les harmoniques en régime permanent (par exemple, les 5e, 7e, 11e, 13e harmoniques). Les réacteurs en série typiques ont des valeurs d'impédance de 5-6 % et sont considérés comme des types à haute inductance.
3. Réacteur d'accordage
Les réacteurs d'accordage transportent un courant alternatif (CA) et sont connectés en série avec des condensateurs pour créer une résonance en série à une fréquence harmonique spécifiée (n), absorbant ainsi cette composante harmonique. Les ordres d'accordage courants sont n = 5, 7, 11, 13 et 19.
4. Réacteur de sortie
Un réacteur de sortie limite le courant de charge capacitif dans les câbles moteur et restreint le taux de montée de tension sur les enroulements du moteur à moins de 540 V/μs. Il est généralement requis lorsque la longueur de câble entre un variateur de fréquence (VFD) (4-90 kW) et le moteur dépasse 50 mètres. Il lisse également la tension de sortie du VFD (réduisant la raideur des fronts de commutation), minimisant les perturbations et les contraintes sur les composants de l'onduleur tels que les IGBT.
Notes d'application pour les réacteurs de sortie:
Pour allonger la distance entre le VFD et le moteur, utilisez des câbles plus épais avec une isolation renforcée, de préférence des types non blindés.
Caractéristiques des réacteurs de sortie:
Adaptés à la compensation de la puissance réactive et à l'atténuation des harmoniques;
Compensent la capacitance distribuée dans les longs câbles et suppriment les courants harmoniques de sortie;
Protègent efficacement les VFD, améliorent le facteur de puissance, bloquent les interférences côté réseau et réduisent la pollution harmonique des unités de redressement vers le réseau.
5. Réacteur d'entrée
Le réacteur d'entrée limite les chutes de tension côté réseau pendant la commutation des convertisseurs, atténue les harmoniques et découple les groupes de convertisseurs parallèles. Il limite également les surtensions causées par les transitoires de tension du réseau ou les opérations de commutation. Lorsque le rapport de la capacité de court-circuit du réseau à la capacité du VFD dépasse 33:1, la chute de tension relative du réacteur d'entrée doit être de 2 % pour l'opération monogoniale et de 4 % pour l'opération quadrigonale. Le réacteur peut fonctionner lorsque la tension de court-circuit du réseau dépasse 6 %. Pour une unité de redressement à 12 impulsions, un réacteur côté ligne avec au moins 2 % de chute de tension est nécessaire. Les réacteurs d'entrée sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle d'automatisation industrielle et de production. Installés entre le réseau électrique et les VFD ou les régulateurs de vitesse, ils suppriment les surtensions et les surintensités générées par ces appareils, atténuant considérablement les harmoniques d'ordre élevé et distordus dans le système.
Caractéristiques des réacteurs d'entrée:
Adaptés à la compensation de la puissance réactive et au filtrage des harmoniques;
Limitent les surintensités causées par les transitoires de tension du réseau et les surtensions de commutation; filtrent les harmoniques pour réduire la distorsion de la forme d'onde de la tension;
Lissent les pics de tension et les creux de commutation des circuits pont.
6. Réacteur limitateur de courant
Les réacteurs limitateurs de courant sont généralement utilisés dans les circuits de distribution. Ils sont connectés en série avec les lignes d'alimentation se ramifiant de la même barre de jonction pour limiter le courant de court-circuit et maintenir la stabilité de la tension de la barre de jonction en cas de défaut, évitant ainsi des chutes de tension excessives.
7. Bobine d'élimination d'arc (Bobine de Petersen)
Widely used in resonant grounded systems at 10kV–63kV, arc suppression coils are increasingly of dry-type cast resin design due to the trend toward oil-free substations, especially for systems below 35kV.
8. Réacteur d'amortissement (souvent synonyme de réacteur en série)
Connectés en série avec des banques de condensateurs ou des condensateurs compacts, les réacteurs d'amortissement limitent le courant d'entrée lors de la commutation des condensateurs—fonction similaire aux réacteurs limitateurs de courant. Réacteur filtre : Lorsqu'ils sont connectés en série avec des condensateurs filtres, ils forment des circuits de filtre résonant, généralement utilisés pour le filtrage des 3e à 17e harmoniques ou le filtrage passe-haut d'ordre élevé. Les stations de conversion HVDC, les compensateurs statiques de puissance réactive à commande de phase, les grands redresseurs, les chemins de fer électrifiés et les circuits électroniques à thyristors de grande puissance sont tous des sources de courant harmonique qui doivent être filtrées pour empêcher l'injection d'harmoniques dans le réseau. Les compagnies d'électricité ont des réglementations spécifiques concernant les niveaux d'harmoniques dans les systèmes de puissance.
9. Réacteur de lissage (Réacteur de liaison DC)
Les réacteurs de lissage sont utilisés dans les circuits continu après redressement. Comme les circuits de redressement produisent un nombre fini d'impulsions, la tension continue de sortie contient des ondulations, qui sont souvent nuisibles et doivent être supprimées par un réacteur de lissage. Les stations de conversion HVDC sont équipées de réacteurs de lissage pour rendre la tension continue de sortie aussi proche que possible de l'idéal. Les réacteurs de lissage sont également essentiels dans les entraînements continus commandés par thyristors. Dans les circuits de redressement, en particulier les alimentations moyennes fréquences, leurs principales fonctions incluent :
Limite le courant de court-circuit (lors de la commutation des thyristors de l'onduleur, la conduction simultanée est équivalente à un court-circuit direct à la sortie du pont de redressement); sans réacteur, cela causerait un court-circuit direct;
Atténue l'influence des composantes de moyenne fréquence sur le réseau électrique;
Effet de filtrage—le courant redressé contient des composantes alternatives; les hautes fréquences alternatives sont freinées par la grande inductance—assurant un profil de courant de sortie continu. Un courant discontinu (avec des intervalles de courant nul) ferait cesser le fonctionnement du pont de l'onduleur, entraînant une condition de circuit ouvert à la sortie du pont de redressement;
Dans les circuits d'onduleurs parallèles, la puissance réactive est échangée à l'entrée; par conséquent, des éléments de stockage d'énergie—des réacteurs—sont essentiels dans le circuit d'entrée.
Notes importantes
Les réacteurs dans les réseaux électriques sont utilisés pour absorber la puissance réactive capacitive générée par les lignes de câbles. En ajustant le nombre de réacteurs parallèles, la tension de fonctionnement du système peut être régulée. Les réacteurs parallèles ultra-haute tension (UHV) servent à plusieurs fonctions liées à la gestion de la puissance réactive dans les systèmes de puissance, y compris :
Attiédir l'effet capacitif sur les lignes de transmission peu chargées ou sans charge, réduisant les surtensions transitoires de fréquence de réseau;
Améliorer la distribution de la tension le long des lignes de transmission longues;
Équilibrer la puissance réactive localement en conditions de faible charge, empêchant un flux de puissance réactive non raisonnable et réduisant les pertes de ligne;
Réduire la tension de fréquence de réseau en état stable sur les barres de jonction haute tension lorsque de grands générateurs sont synchronisés avec le réseau, facilitant la synchronisation des générateurs;
Empêcher la résonance d'auto-excitation qui peut se produire lorsque les générateurs sont connectés à des lignes de transmission longues;
Lorsque le neutre du réacteur est mis à la terre via un petit réacteur, ce dernier peut compenser la capacitance interphase et phase-neutre, accélérant l'extinction spontanée des courants résiduels et permettant la reclosure automatique monopolaire.
Les réacteurs sont connectés soit en série, soit en parallèle. Les réacteurs en série sont généralement utilisés pour limiter le courant, tandis que les réacteurs parallèles sont couramment utilisés pour la compensation de la puissance réactive.
Réacteur parallèle : Dans les systèmes de transmission ultra-haute tension sur de longues distances, ils sont connectés au troisième enroulement des transformateurs pour compenser le courant de charge capacitive des lignes de transmission, limiter la montée de tension et les surtensions de commutation, et assurer un fonctionnement fiable du système.
Réacteur en série : Installés dans les circuits de condensateurs, ils sont utilisés lorsque la banque de condensateurs est alimentée.
