Conectarea unei baterii de condensatoare la o sursa de curent alternativ

Conectarea unei baterii de condensatoare la o sursa de curent alternativ

In instalatiile electrice de utilizare, de curent alternativ, care contin elemente active (rezistoare) si elemente reactive (bobine, condensatoare) si in lipsa elementelor deformante exista o circulatie de putere activa de la sursa la receptor si o circulatie de putere reactiva care caracterizeaza energia schimbata reciproc de sursa si echipamentul de utilizare. Daca circuitul are caracter inductiv, se consuma putere reactiva - deci conventional Q>0.

Circulatia de putere reactiva are efecte negative asupra intregului sistem de producere, transport, distributie si utilizare a energiei electrice. De aceea o problema dificila ce trebuie rezolvata este cea a realizarii si mentinerii unui factor de putere peste valoarea neutrala a acestuia (). In categoria mijloacelor specializate pentru imbunatatirea factorului de putere intra si folosirea bateriilor de condensatoare - in retele si la consumator, la joasa si medie tensiune.

Bateriile de condensatoare se conecteaza in paralel cu consumatorul, deci la aceeasi tensiune a sursei. Ca urmare, acest proces de conectare a bateriei de condensatoare la consumator poate fi modelat convenabil prin procesul de conectare a unei capacitati la o sursa de curent alternativ. Ecuatia ce descrie circuitul in regim aperiodic(L=0) devine:

(1.57)

Fig. 1.18. Circuit in regim aperiodic

Alegand drept necunoscuta tensiunea pe condensator se obtine:

(1.58)

Ecuatia rezolvata prin metoda directa conduce la urmatoarea expresie a tensiunii pe condensator (1.59)

Componenta periodica - se poate obtine usor prin integrarea curentului de regim stabilizat care are relatia evidenta:

(1.60)

in care componenta de regim permanent a tensiunii este:

(1.61)

Componenta libera este aperiodica de forma:

  (1.62)

Expresia tensiunii pe condensator devine:

(1.63)

in care, punand conditia initiala u_c(0)=0, rezulta in final:

(1.64)

Expresia curentului se obtine prin derivarea tensiunii

(1.65)

Momentul cel mai nefavorabil pentru conectarea bateriei de condensatoare la sursa este: , care coroborat cu situatia in care reactanta capacitiva este mult mai mare decat rezistenta, conduce la expresia:

(1.66)

Se observa clar in reprezentarea grafica din figura 1.19 ca pentru t=0 se obtine valoarea maxima a curentului (1.67), valoare care depaseste sensibil valoarea de varf a curentului de regim permanent (nominal) si in limitarea caruia un rol foarte important il joaca rezistenta R.

  (1.67)

Astfel, in retele de joasa tensiune, datorita nivelului scazut al tensiunii sursei (<1KV), conectarea bateriilor de condensatoare se prefera sa se faca directa, fara rezistenta (aici expresia "fara rezistenta" trebuie inteleasa in sensul ca nu se introduce o rezistenta conectata in serie cu bateria, dar in circuit exista o rezistenta, foarte mica, a conductoarelor de legatura, altfel curentul initial va fi infinit).

Aparatul de comutatie care realizeaza comutatia are o constructie mai speciala fata de cele obisnuite, de acelasi tip. Valorile maxime de curent la inchidere pot atinge (20.100)I_n [1]. In retele de medie tensiune se prefera conectarea prin rezistenta de amortizare, care apoi se scurtcircuiteaza pentru limitarea pierderilor in exploatarea normala. Valoarea maxima a curentului este limitata la (2.3)I_n[1].

Fig. 1.19 Variatia curentului si a tensiunii pe condensator