מהן הסוגים של ריאקטורים? תפקידים מרכזיים במערכות חשמל

מגיב (אינדוקטור): הגדרה וסוגים

מגיב, הידוע גם כאינדוקטור, מפיק שדה מגנטי במרחב הסובב כאשר זרם זורם דרך מוליך. לכן, כל מוליך המוביל זרם מכיל אינדוקטיביות באופן טבעי. עם זאת, האינדוקטיביות של מוליך ישר היא קטנה ומפיקה שדה מגנטי חלש. מגבילים מעשיים נבנים על ידי סיבוב המוליך לצורת סולנואיד, המכונה מגביל בסיס אוויר. כדי להגביר את האינדוקטיביות, מוזג ללב הסולנואיד ליבה פרומגנטית, מה שמוביל ליצירת מגביל ליבת ברזל.

1. מגביל צדדי
הפרוטוטיפ של מגבילים צדדיים היה בשימוש לבדיקת מלא טעון של גנרטורים. מגבילים צדדיים עם ליבה ברזלית מפיקים כוחות מגנטיים מתחלפים בין חלקיה של הליבה, מה שמוביל לרמות רעש גבוהות יותר ב-10 דציבלים מאשר טרנספורמרים בעלי קיבולת זהה. מגבילים צדדיים מובילים זרם חילופין (AC) ונמצאים בשימוש לפיצוי עבור ריאקטיביות קיבולית של המערכת. הם מתחברים לעתים קרובות בטור עם תריסטורים לאפשר פיקוד רציף על זרם ריאקטיבי.

2. מגביל טורי
מגבילים טוריים מובילים זרם חילופין (AC) ומחוברים בטור עם קבלים כוח כדי ליצור מעגל תהודה טורי לסינוסואידות יציבות (לדוגמה, 5, 7, 11, 13). מגבילים טוריים טיפוסיים בעלי ערכי התנגדות של 5–6% נחשבים למגבילים בעלת אינדוקטיביות גבוהה.

3. מגביל תיווך
מגבילי תיווך מובילים זרם חילופין (AC) ומחוברים בטור עם קבלים כדי ליצור תהודה טורית בתדירות הרמונית מוגדרת (n), ובכך לספוג את רכיב ההרמוניה הזה. סדרי תיווך נפוצים הם n = 5, 7, 11, 13, ו-19.

4. מגביל פלט
מגיב פלט מגביל את זרם ההטענה הקיבולית בכבלים של מנועים ומצמצם את קצב עליית המתח על הקוילים של המנוע עד 540 V/μs. הוא נדרש בדרך כלל כאשר אורך הכבל בין מبدل תדר משתנה (VFD) (4–90 kW) למנוע עולה על 50 מטר. הוא גם מחלק את מתח הפלט של המبدل (מקטין את תלילות הקצוות) ומפחית הפרעות ולחץ על מרכיבים כמו IGBTs.

הערות שימוש במגיבי פלט:
כדי להרחיב את המרחק בין המبدل למנוע, השתמש בכבלים עבים יותר עם בידוד משופר, עדיף ללא מסך.

מאפיינים של מגבילי פלט:

• מתאים לפיצוי כוח ריאקטיבי והפחתת הרמוניות;

• פיצוי לקיבוליות מבוזרת בכבלים ארוכים ומדכא זרמי הרמוניות פלט;

• מגן בצורה יעילה על מבטיי תדר, משפר את מקדם החשמל, חוסם הפרעות מהרשת ומפחית זיהום הרמוניות מרקטיפיקציה לרשת.

5. מגביל כניסה
מגיב כניסה מגביל נפילות מתח מהצד של הרשת במהלך החלפת מומר, מדכא הרמוניות ומשחרר קבוצות ממברות מקבילות. הוא גם מגביל עליות זרם כתוצאה מנפילות מתח או פעולות החלפה. כאשר יחס הקיבולת של קצר חשמלי לרשת למומר עולה על 33:1, הנפילת מתח יחסית של מגביל כניסה צריכה להיות 2% עבור פעולה רביעית אחת ו-4% עבור פעולה רביעית ארבעה. המגיב עשוי לפעול כאשר מתח קצר הרשת עולה על 6%. עבור יחידה של מומר 12-נtempts, נדרש מגביל כניסה עם נפילת מתח של לפחות 2%. מגבילים כניסה נמצאים בשימוש רחב במערכות בקרה תעשייתית ואוטומציה במפעלים. מותקנים בין הרשת למבדלים תדר או מרגלים מהירות, הם מדכאים מתחים וזרמים מטאוריים שנוצרים על ידי מכשירים אלה, ומפחיתים משמעותית הרמוניות גבוהות ומעוותות במערכת.

מאפיינים של מגבילי כניסה:

• מתאים לפיצוי כוח ריאקטיבי וסינון הרמוניות;

• מגביל עליות זרם כתוצאה מנפילות מתח ויתרונות מתח עקב החלפות, מסנן הרמוניות כדי להפחית את עיוותי מתח;

• מחלק פקעים מתח ומתחי החלפות במעגלי גשר.

6. מגביל מגביל זרם
מגיבי מגביל זרם נמצאים בשימוש טיפוסי במעגלי הפצה. הם מחוברים בטור עם קווי מזון המסתעפים מהאותה מסילה כדי להגביל זרם קצר חשמלי ולשמור על יציבות מתח המסילה במהלך תקלות, למנוע נפילות מתח מוגברות.

7. סליל כיבוי קשת (סליל פטרסן)
סלילי כיבוי קשת נמצאים בשימוש רחב במערכות מארצות בהרמוניה בתדרים של 10kV–63kV, והם נעשים יותר ויותר בעיצוב סיליקון צלול בשל מגמה לחפש תחנות ללא שמן, במיוחד עבור מערכות מתחת ל-35kV.

8. מגביל דמפינג (לעיתים סינוני עם מגביל טורי)
מחוברים בטור עם בנקים קבלים או קבלים קומפקטיים, מגבילי דמפינג מגבילים זרם כניסה במהלך החלפת קבלים – תפקיד דומה למגיבי מגביל זרם. מגביל סינון: כאשר מחובר בטור עם קבלים סינון, הם יוצרים מעגלי סינון תהודה, המשמשים בדרך כלל לסינון הרמוניות של 3 עד 17 או סינון פס גבוה יותר. תחנות המרה HVDC, מתקני פיצוי VARS סטטיים בשליטה פאזה, ממלחים גדולים, רכבות חשמליות ומעגלי אלקטרוניים חזקים מבוססי תריסטור הם כולן מקורות זרם הרמוניות שצריכים לסנן כדי למנוע הדחף של הרמוניות לרשת. חברות חשמל יש להן תקנות ספציפיות לגבי רמות הרמוניות במערכות חשמל.

9. מגביל החלקה (מגיב DC
מגיבי החלקה משמשים במעגלים DC לאחר מרה. מאחר שהמעגלי מרה מפיקים מספר סופי של פולסים, המתח DC המוצא מכיל ריפל, אשר לעתים קרובות הוא מזיק וצריך לדכא באמצעות מגביל החלקה. תחנות המרה HVDC מצוידות במגיבי החלקה כדי להפוך את הפלט DC לקרוב ככל האפשר לאידיאלי. מגבילים החלקה הם גם חיוניים ברכבי DC בשליטה תריסטור. במעגלי מרה, במיוחד במקורות חשמל בתדר בינוני, תפקידיהם העיקריים כוללים:

• מגביל זרם קצר חשמלי (במהלך החלפת תריסטור המרה, ביצוע בו זמנית הוא שקול לקצר חשמלי ישיר במוצא גשר המרה); ללא מגביל, זה יגרום לקצר חשמלי ישיר;

• מדכא השפעת רכיבים בתדר בינוני על רשת החשמל;

• אפקט סינון - זרם מרה מכיל רכיבים AC; AC בתדר גבוה מוגבל על ידי האינדוקטיביות הגבוהה - מבטיח צורת זרם מוצא רציפה. זרם בלתי רציף (עם תקופות זרם אפס) יכול לגרום לגשר המרה להפסיק, מה שמוביל לתנאי חיבור פתוח בגשר המרה;

• במעגלי מרה מקבילים, כוח ריאקטיבי מחליפך בכניסה; לכן, אלמנטים אחסון אנרגיה - מגבילים - הם חיוניים במעגל הכניסה.

הערות חשובות

מגיבים ברשת חשמל משמשים לספיגת כוח ריאקטיבי קיבולי שנוצר על ידי קווי כבלים. על ידי שינוי מספר המגיבים הצדדיים, ניתן לשלוט במתח המערכת. מגבילים צדדיים בלחץ גבוה מאוד (UHV) משמשים לתפקידי פיצוי כוח ריאקטיבי מרובים במערכות חשמל, כולל:

• הפחתת השפעת הקיבולית על קווי העברה קלים או ללא עומס, הפחתת מתחים תרמיים;

• שיפור הפיזור של המתח לאורך קווי העברה ארוכים;

• บาลנס כוח ריאקטיבי מקומי בתנאי עומס קלים, למנוע זרימת כוח ריאקטיבי לא סבירה ופחתת איבודי קו;

• הפחתת מתח קבוע תדרי מתח גבוה במסילות כאשר גנרטורים גדולים מזוהמים לרשת, פישוט מזעור גנרטורים;

• מניעת תהודה עצמית שעשוי להתרחש כאשר גנרטורים מתחברים לקווי העברה ארוכים;

• כאשר נייטרל המגיב מרקם דרך מגביל קטן, המגיב הקטן יכול לפצות על קיבוליות בין פאזה ופאזה לקרקע, מאיץ את הכיבוי העצמי של זרמים שארית ומאפשר אוטומטיות חיבור פאזה בודדת.

מגיבים מחוברים בטור או במקביל. מגבילים טוריים משמשים בדרך כלל למגבלות זרם, בעוד מגבילים צדדיים משמשים בדרך כלל לפיצוי כוח ריאקטיבי.

• מגיב צדדי: במערכות העברה ארוכות בלחץ גבוה מאוד, הם מחוברים למסילה שלישית של טרנספורמרים כדי לפצות על זרם ההטענה הקיבולית של קווי העברה, להגביל עליות מתח ומתחי החלפה, ולהבטיח תפעול đáng אמון של המערכת.

• מגיב טורי: מותקנים במעגלי קבלים, הם משמשים כאשר בנק קבלים מזין.