Capacitores de filtro CA para PCB: Como reduzir efetivamente as perdas harmônicas e melhorar a eficiência energética dos sistemas de energia?

Capacitor de filtro AC para PCB

Harmônicos, como componentes de corrente ou tensão com frequências superiores à frequência fundamental em sistemas de potência, são gerados principalmente por cargas não lineares (como retificadores, inversores, conversores de frequência e outros dispositivos eletrônicos de potência). Essas cargas não lineares convertem CC em CA, ou vice-versa, durante a operação, gerando harmônicos na rede elétrica. A presença de harmônicos tem muitos efeitos no sistema de potência:
Aumentar as perdas do transformador: Quando as correntes harmônicas passam pelos transformadores, um fluxo magnético adicional é gerado no núcleo de ferro, resultando em aumento das perdas de ferro. Ao mesmo tempo, as correntes harmônicas também geram perdas de resistência adicionais, ou seja, perdas de cobre, nos enrolamentos. Estas perdas não só reduzem a eficiência do transformador, mas também podem acelerar o seu envelhecimento e encurtar a sua vida útil.
Causar falhas no equipamento: As correntes harmônicas podem causar superaquecimento de equipamentos de energia (como capacitores, motores, etc.), causando envelhecimento do isolamento, curtos-circuitos nos enrolamentos e outras falhas. Além disso, os harmônicos também podem causar flutuações e oscilações na tensão da rede, afetando a qualidade da energia dos usuários de energia.
Interferência com sistemas de comunicação: As correntes harmónicas também podem interferir com sistemas de comunicação próximos através de indução electromagnética, resultando num declínio na qualidade da comunicação ou mesmo na interrupção da comunicação.

Diante de vários problemas causados ​​por harmônicos, os capacitores de filtro CA tornaram-se um meio eficaz de controle de harmônicos com suas características de filtragem exclusivas. O princípio de funcionamento dos capacitores de filtro CA é baseado em suas características de capacitância, ou seja, a impedância dos capacitores para CA diminui com o aumento da frequência. Portanto, quando correntes harmônicas fluem através dos capacitores, uma vez que sua frequência é muito maior que a onda fundamental, os capacitores apresentarão menor impedância, absorvendo ou desviando efetivamente esses componentes de alta frequência e reduzindo sua interferência com a rede elétrica.

Em sistemas de energia, os capacitores de filtro CA são geralmente usados ​​em combinação com componentes indutivos (como reatores) para formar diferentes tipos de filtros (como filtros LC). Esses filtros podem controlar com precisão o efeito de supressão de harmônicos dentro de uma faixa de frequência específica, filtrar efetivamente os harmônicos de alta ordem na rede elétrica e melhorar a qualidade da energia.

Aplicações específicas para reduzir perdas harmônicas e melhorar a eficiência energética
Redução das perdas do transformador: Ao instalar capacitores de filtro CA, a perda de ferro e a perda de cobre das correntes harmônicas nos transformadores podem ser significativamente reduzidas. A redução da corrente harmônica significa que o calor adicional gerado pelo transformador durante a operação é reduzido, reduzindo assim o aumento de temperatura do transformador e prolongando sua vida útil. Ao mesmo tempo, devido à redução das perdas harmônicas, a eficiência do transformador é melhorada e a eficiência energética de todo o sistema de potência também é melhorada.
Taxa reduzida de falhas de equipamentos: Os capacitores de filtro CA reduzem a falha de equipamentos de energia causada por superaquecimento, envelhecimento do isolamento e outros motivos, suprimindo correntes harmônicas. Isto não só reduz o custo de manutenção do equipamento, mas também melhora a estabilidade e a confiabilidade do sistema de energia.
Melhor qualidade da rede elétrica: A redução da corrente harmônica ajuda a melhorar a forma de onda da tensão da rede e a reduzir as flutuações e oscilações de tensão. Isto não apenas melhora a qualidade da energia dos usuários de energia, mas também ajuda a proteger outros equipamentos sensíveis na rede elétrica contra interferências harmônicas.
Benefícios económicos da melhoria da eficiência energética: Ao instalar condensadores de filtro CA, as perdas harmónicas no sistema de energia são significativamente reduzidas, melhorando assim a eficiência energética de todo o sistema. Isto não só ajuda a reduzir o desperdício de energia e os custos de electricidade, mas também traz benefícios económicos significativos para as empresas e utilizadores de energia.

Embora os capacitores de filtro CA tenham mostrado vantagens significativas na redução de perdas harmônicas e na melhoria da eficiência energética dos sistemas de energia, seu projeto e aplicação também enfrentam alguns desafios técnicos:
Projeto preciso de filtros: Para garantir o efeito de filtragem, o filtro precisa ser projetado com precisão, incluindo a seleção de parâmetros apropriados de capacitor e reator, otimização da estrutura do filtro, etc. .
Resistência à temperatura do capacitor: Em sistemas de energia, os capacitores precisam suportar altas temperaturas operacionais e tensões de tensão. Portanto, é necessário selecionar materiais de capacitores com resistência a altas temperaturas e boas propriedades elétricas para garantir sua operação estável a longo prazo.
Monitoramento remoto e ajuste inteligente de filtros: Com o desenvolvimento da tecnologia de rede inteligente, o monitoramento remoto e o ajuste inteligente de filtros tornaram-se novas demandas. Ao integrar sensores e tecnologias de comunicação, o status operacional e o efeito de filtragem do filtro podem ser monitorados em tempo real, e o ajuste inteligente pode ser realizado de acordo com as necessidades da rede elétrica para melhorar ainda mais a eficiência de filtragem e eficiência energética.