Výpočet harmonických filtrů v napájecích systémech

V rozvodných sítích střídavého proudu (AC) mohou nelineární zátěže vracet část výkonu zpět do vedení ve formě harmonických – násobků základní frekvence. Tyto harmonické způsobují zkreslení napětí a nadměrné proudy v uzemnění, proto je nutné je odstranit pomocí harmonického filtru. Filtr se skládá z výkonové kondenzátoru zapojeného sériově s ladícím reaktorem, přičemž oba prvky jsou umístěny mezi napájecí vedení a zem. Parametry filtru se odvíjejí od konkrétního elektrického obvodu, ve kterém má dojít k eliminaci harmonických.

Krok 1 – Měření

Na zátěži při přibližně 30 % zatížení změřte pomocí harmonického analyzátoru výkon v kilowattech (LD) a účiník (PF).

Krok 2 – Výpočet úhlů účiníku

Vypočítejte úhly skutečného a požadovaného účiníku (typicky 0,97):
PA_actual = arccos(PF)
PA_desired = arccos(0,97)

Krok 3 – Výpočet potřebného reaktivního výkonu (KVAR)

KVAR = LD × (tan(PA_actual) – tan(PA_desired))

Krok 4 – Výpočet kapacity kondenzátoru

C = KVAR ÷ ((kV)² × 2 × π × f × 0,001)
kV je napětí vedení v kilovoltech, f je frekvence v Hertzích.

Krok 5 – Výpočet reaktance ladícího reaktoru

X = 1 ÷ (2 × π × f × C)

Potřebné vybavení

• Harmonický analyzátor