Condensateurs de filtre AC pour PCB : Comment réduire efficacement les pertes harmoniques et améliorer l'efficacité énergétique des systèmes électriques ?

Condensateur de filtre AC pour PCB

Les harmoniques, en tant que composants de courant ou de tension ayant des fréquences supérieures à la fréquence fondamentale dans les systèmes électriques, sont principalement générées par des charges non linéaires (telles que des redresseurs, des onduleurs, des convertisseurs de fréquence et d'autres appareils électroniques de puissance). Ces charges non linéaires convertissent le courant continu en courant alternatif, ou vice versa, pendant le fonctionnement, générant ainsi des harmoniques dans le réseau électrique. La présence d’harmoniques a de nombreux effets sur le système électrique :
Augmenter les pertes du transformateur : lorsque des courants harmoniques traversent les transformateurs, un flux magnétique supplémentaire est généré dans le noyau de fer, entraînant une augmentation des pertes de fer. Dans le même temps, les courants harmoniques génèrent également des pertes de résistance supplémentaires, c'est-à-dire des pertes de cuivre, dans les enroulements. Ces pertes réduisent non seulement le rendement du transformateur, mais peuvent également accélérer son vieillissement et raccourcir sa durée de vie.
Provoquer des pannes d'équipement : les courants harmoniques peuvent provoquer une surchauffe des équipements électriques (tels que des condensateurs, des moteurs, etc.), provoquant un vieillissement de l'isolation, des courts-circuits dans les enroulements et d'autres défauts. En outre, les harmoniques peuvent également provoquer des fluctuations et des scintillements de tension du réseau, affectant la qualité de l’énergie des utilisateurs d’électricité.
Interférence avec les systèmes de communication : les courants harmoniques peuvent également interférer avec les systèmes de communication à proximité par induction électromagnétique, entraînant une baisse de la qualité de la communication, voire une interruption de la communication.

Face à divers problèmes causés par les harmoniques, les condensateurs de filtrage CA sont devenus un moyen efficace de contrôle des harmoniques grâce à leurs caractéristiques de filtrage uniques. Le principe de fonctionnement des condensateurs de filtrage CA est basé sur leurs caractéristiques de capacité, c'est-à-dire que l'impédance des condensateurs au CA diminue avec l'augmentation de la fréquence. Par conséquent, lorsque des courants harmoniques traversent les condensateurs, puisque leur fréquence est beaucoup plus élevée que l'onde fondamentale, les condensateurs présenteront une impédance plus faible, absorbant ou contournant ainsi efficacement ces composants haute fréquence et réduisant leurs interférences avec le réseau électrique.

Dans les systèmes électriques, les condensateurs de filtrage CA sont généralement utilisés en combinaison avec des composants inductifs (tels que des réacteurs) pour former différents types de filtres (tels que les filtres LC). Ces filtres peuvent contrôler avec précision l'effet de suppression des harmoniques dans une plage de fréquences spécifique, filtrer efficacement les harmoniques d'ordre élevé dans le réseau électrique et améliorer la qualité de l'énergie.

Applications spécifiques pour réduire les pertes harmoniques et améliorer l’efficacité énergétique
Réduction des pertes des transformateurs : en installant des condensateurs de filtrage CA, les pertes de fer et de cuivre des courants harmoniques sur les transformateurs peuvent être considérablement réduites. La réduction du courant harmonique signifie que la chaleur supplémentaire générée par le transformateur pendant le fonctionnement est réduite, réduisant ainsi l'échauffement du transformateur et prolongeant sa durée de vie. Dans le même temps, grâce à la réduction des pertes harmoniques, l’efficacité du transformateur est améliorée et l’efficacité énergétique de l’ensemble du système électrique est également améliorée.
Taux de défaillance réduit des équipements : les condensateurs de filtre AC réduisent les défaillances des équipements électriques causées par la surchauffe, le vieillissement de l'isolation et d'autres raisons en supprimant les courants harmoniques. Cela réduit non seulement les coûts de maintenance des équipements, mais améliore également la stabilité et la fiabilité du système électrique.
Qualité améliorée du réseau électrique : la réduction du courant harmonique contribue à améliorer la forme d’onde de la tension du réseau et à réduire les fluctuations de tension et le scintillement. Cela améliore non seulement la qualité de l’énergie des utilisateurs, mais contribue également à protéger les autres équipements sensibles du réseau électrique contre les interférences harmoniques.
Avantages économiques d'une efficacité énergétique améliorée : En installant des condensateurs de filtrage CA, les pertes harmoniques dans le système électrique sont considérablement réduites, améliorant ainsi l'efficacité énergétique de l'ensemble du système. Cela contribue non seulement à réduire le gaspillage d’énergie et les coûts de l’électricité, mais apporte également des avantages économiques significatifs aux compagnies d’électricité et aux utilisateurs.

Bien que les condensateurs de filtrage CA aient montré des avantages significatifs dans la réduction des pertes harmoniques et l’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes électriques, leur conception et leur application sont également confrontées à certains défis techniques :
Conception précise des filtres : afin de garantir l'effet de filtrage, le filtre doit être conçu avec précision, notamment en sélectionnant les paramètres appropriés du condensateur et du réacteur, en optimisant la structure du filtre, etc. Cela nécessite que les concepteurs aient une connaissance approfondie de l'électronique de puissance et une riche expérience pratique. .
Résistance à la température des condensateurs : dans les systèmes électriques, les condensateurs doivent résister à des températures de fonctionnement et à des contraintes de tension élevées. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner des matériaux de condensateur présentant une résistance à haute température et de bonnes propriétés électriques pour garantir leur fonctionnement stable à long terme.
Surveillance à distance et réglage intelligent des filtres : Avec le développement de la technologie des réseaux intelligents, la surveillance à distance et le réglage intelligent des filtres sont devenus de nouvelles exigences. En intégrant des capteurs et des technologies de communication, l'état de fonctionnement et l'effet de filtrage du filtre peuvent être surveillés en temps réel, et un ajustement intelligent peut être effectué en fonction des besoins du réseau électrique pour améliorer encore l'efficacité de filtrage et l'efficacité énergétique.