Cuộn kháng và cách lựa chọn cuộn kháng cho tụ bù

 Hi các bạn, hôm nay mình sẽ bàn về chủ đề cuộn kháng và cách lựa chọn cuộn kháng cho hệ tụ bù của mình. Ở bài viết này các bạn sẽ hiểu được: 

• Khái niệm về cuộn kháng 
• Hiểu một cách tổng quan nhất về phần tử cuộn kháng ảnh hưởng ntn đến dòng điện,
• Cuộn kháng được phối hợp với tụ bù như thế nào
• Cách chọn lựa cuộn kháng cho phù hợp với hệ thống
• Khi nào thì xảy ra cộng hưởng và hậu quả của hiện tượng cộng hưởng.

Mình định tách ra thành nhiều phần nhưng có lẽ nên tóm gọn lại thành một bài viết để các bạn có một cái nhìn tổng quan hơn :D ok, vậy ta bắt đầu nhé.

1. Cuộn kháng là gì?

Cuộn kháng trong tiếng Anh là  (Deturned) Reactor, nó là một thành phần L trong mạng điện (RLC).  Thành phần cảm kháng có tác dụng hạn chế sự biến đổi đột ngột của dòng điện, làm giảm sự nhấp nhô và xung dòng điện, do vậy chúng thường được dùng để làm các bộ lọc sóng hài đầu vào của tụ điện hoặc đầu vào và đầu ra của biến tần.

Cuộn kháng được lắp nối tiếp với tụ bù để bảo vệ, giúp hạn chế các dòng điện hài bậc cao đi qua chúng.

Nguyên lý thực ra rất đơn giản, khi tụ bù được lắp vào hệ thông, chúng đóng vai trò như một tải, nhưng tải này không tiêu thụ điện, mà quá trình napj phóng điện của tụ sẽ làm chúng trả về hệ thống công suất Q. tần số dòng điện của tụ phóng ra cũng bằng với tần số điện áp mà chúng nhận về. Do đó, khi hệ thống có các thành phần sóng hài bậc cao thì trở kháng của ZC sẽ rất thấp nên dòng điện trong tụ sẽ rất lớn làm nóng tụ dẫn đến nổ tụ. Do vậy để khắc phục những dòng hài bậc cao này, ta sẽ lắp thêm cuộn kháng nối tiếp, lúc này ZL sẽ lớn (ZL=2pi*f*L) nên dòng điện đi qua cụm LC sẽ nhỏ. Vì thế, tụ được bảo vệ

2. Hiện tượng cộng hưởng

Hiện tượng cộng hưởng trong mạch RLC chúng ta cũng đã được học ở phổ thông, khi ZL=ZC thì ta sẽ có tổng trở trong mạch là thấp nhất, và xảy ra hiện tượng cộng hưởng. 

Trong mạch RLC hay bất cứ một mạng điện nào đều có một tần số dao động riêng fr (là tần số cộng hưởng) vậy khi có bất cứ một thành phần hài nào mà tiệm cận hoặc bằng với tần số dao động riêng này thì sẽ xảy ra cộng hưởng. Các bạn cứ hình dung như lúc đu võng, bản thân mình lúc đu võng mình đã đang đu với tần số lắc là fr, sau đó mẹ bạn (một nguồn lực khác) tác động vào võng một nguồn lực và lắc với tần số lắc f0, nếu f0=fr vậy thì sẽ xảy ra cộng hưởng, tức là biên độ võng lúc này sẽ lớn rất nhiều và có thể sẽ khiến bạn lên đến đỉnh và rơi xuống đất :D 

Khi cuộn cảm được mắc nối tiếp với tụ C thì trong mạch LC sẽ có tần số dao động riêng Fr. Nếu tần số lưới cao hơn Fr thì mạch sẽ có tính cảm, và ngược lại. Tần số lưới thấp hơn Fr thì mạch sẽ có tính dung và luúc đó thì mạch LC này sẽ phát cs phản kháng.

3. Làm thế nào để tránh cộng hưởng

Như đã nói ở phần trên, khi tần số hài gần hoặc bằng tần số dao động riêng của mạch LC thì sẽ cộng hưởng, vậy để tránh cộng hưởng ta phải 

• Đo đạc xem công trình đang tồn tại chủ yếu những bậc sóng hài nào
• Phải đảm bảo tần số dao động riêng này phải nhỏ hơn tần số hài bậc nhỏ nhất trong lưới. 

Ví dụ trong lưới có các sóng hài bậc 5 và 7,9,11 thì phải chọn cuộn kháng và Tụ có tần số dao động riêng nhỏ hơn (5*50Hz) 250 HZ. 

Vì thế cuộn kháng có thêm hệ số P

Hệ số lọc P : detuned factor được tính P= XL/XC 

Để cuộn kháng lọc được sóng hài, điện kháng của cuộn kháng phải thỏa mãn công thức:

n*XL>XC/n

Hay XL>XC/(n^2)

Với n là bậc sóng hài. Sóng hài bậc 5 thường được xem xét vì chiếm tỉ lệ lớn trong hệ thống điện. Khi đó: XL>0.04XC. Như vậy, cuộn kháng cần có điện kháng lớn hơn 4% dung kháng tụ điện mà nó cần bảo vệ, cuộn kháng 6% thường được sử dụng. 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hết.