5.6
Kompenzační prostředky
5.6.1
Kondenzátory
Na výkonové kondenzátory určené pro kompenzaci účiníku jsou kladeny následující požadavky:
  • Tepelná stabilita při vysokém jalovém výkonu;
  • Odolnost proti přepětí;
  • Spolehlivost a bezpečnost provozu.
Kvalitu kondenzátoru významně ovlivňují ztráty, které mají řadu složek (dielektrické ztráty, ztráty na spojích, na vybíjecích odporech atd.). Velikost ztrát kondenzátoru se posuzuje podle ztrátového činitele tg δ, kde δ je ztrátový úhel kondenzátoru (je to vlastně úhel, který zbývá do 90 ° po odečtení fázového posunu mezi proudem a napětím na příslušném kondenzátoru), viz obr. 46. Ztrátový činitel pro různé druhy dielektrik udávají tabulky. Obvykle se pohybuje v rozmezí 10-6 až 10-4. Převrácená hodnota ztrátového činitele se označuje jako činitel jakosti  Q=1tg δ  [-].
+
46. Ztrátový činitel
Obr. 46. Ztrátový činitel
Na životnost kondenzátorů má vliv také teplota. Nadměrné zahřívání zvyšuje namáhání dielektrika a může způsobovat jeho degradaci, proto je nutné zajistit vhodné podmínky pro chlazení.
Významnou vlastností kondenzátorů je frekvenční závislost jejich impedance. Se zvyšujícím se kmitočtem klesá reaktance kondenzátoru ( XC=12πfC ). Pokud tedy připojíme kondenzátor do sítě, kde se budou vyskytovat zdroje vyšších harmonických složek proudu a napětí, bude pro ně kondenzátor představovat malou reaktanci, a v důsledku toho vzroste celková efektivní hodnota proudu, který kondenzátorem protéká. Pak ovšem může dojít k přetěžování kondenzátoru i části sítě mezi kondenzátorem a zdrojem vyšších harmonických. Proto jsou samotné kondenzátory vhodné pouze pro kompenzaci jalového výkonu v sítích nízkého a vysokého napětí s malými úrovněmi energetického rušení. Častěji se používají chráněné kondenzátory, viz kap. 5.9.1.
Kondenzátory se nejčastěji připojují paralelně ke kompenzovaným spotřebičům.
Používají se kompenzační kondenzátory nn, nebo vn. Kompenzační kondenzátory vn navíc slouží i k filtraci vyšších harmonických. Na obr. 47 je kompenzační kondenzátor pro nízké napětí.
+
47. Kompenzační kondenzátor pro nízké napětí
Obr. 47. Kompenzační kondenzátor pro nízké napětí
Kompenzační kondenzátory nejčastěji využívají plastová dielektrika (např. polypropylenová fólie), mívají nízké ztráty. Nádoba kondenzátoru se obvykle chrání proti roztržení přetlakovým odpojovačem, který zajistí bezpečné odpojení kondenzátoru od sítě při přetížení, stárnutí nebo na konci vlastní životnosti. Kondenzátory jsou vybaveny třemi vybíjecími rezistory.
5.6.2
Obvody RLC
Jako statické kompenzační prostředky se také s výhodou využívají obvody RLC, což mohou být tzv. chráněné (hrazené) kompenzační sekce, nebo kompenzační filtry. Kompenzační filtry tvoří sériové rezonanční obvody RLC. Skládají se z nich celé kompenzační rozváděče, nejčastěji pro skupinovou kompenzaci. Část kompenzačního rozváděče je na obr. 48. Jejich výhodou je to, že umí i odstranit vyšší harmonické složky.
+
48. Část kompenzačního rozváděče
Obr. 48. Část kompenzačního rozváděče
5.6.3
Točivé kompenzační prostředky
Pro kompenzaci účiníku lze využít následující točivé stroje:
Synchronní kompenzátor, což je naprázdno běžící synchronní stroj, který má minimální činný výkon a relativně velký rozsah regulace jalového výkonu. Jalový výkon se ovlivňuje pomocí budícího proudu a může mít kapacitní i induktivní charakter.
  • Je-li budící proud menší než pro chod naprázdno, chová se kompenzátor jako tlumivka (dodává jalový indukční výkon).
  • Je-li budící proud větší než pro chod naprázdno, chová se kompenzátor jako kondenzátor (dodává jalový kapacitní výkon).
Synchronní kompenzátory se používají především v uzlech nadřazených energetických soustav vvn, kde slouží nejen ke kompenzaci, ale i k řízení napětí.
Dalším zdrojem kapacitního jalového výkonu může být přebuzený synchronní motor.
Synchronní stroje jsou nevhodné pro kompenzaci spotřebičů, u kterých se rychle mění jejich potřeba jalového výkonu (např. obloukové pece, dynamicky řízené stejnosměrné pohony atd.). Je to proto, že odezva na rychlou změnu jalového výkonu je mírně zpožděná.
V současné době se kompenzace pomocí točivých strojů pro spotřebiče v průmyslových podnicích již příliš nevyužívá.