고조파 전류 흐름의 이해 및 직렬공진과 병렬공진?

■. 고조파 해석에 있어 고조파 전류는 부하 측에서 전원 측으로 흐른다로 해석한다.

즉 고조파는 수용가에서 사용하는 비선형 부하에서 발생하는 것으로 수용가 측의 비선형 부하는 고조파 발생원이 된다.

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아래 저항 회로에서 확인할 수 있듯이 전류는 저항이 작은 회로로 더 많이 흐르게 된다.

마찬가지로 고조파 전류 역시 유도성 임피던스가 크면 작게 흐르고 용량성 회로가 되거나 공진 조건이 된다면 이상 확대돼 대단히 큰 전류가 흐르게 된다.

즉 유도성 리액턴스의 크기에 따라 고조파 전류의 크기가 결정된다.

하여 직, 병렬 공진 예방을 위해선 부하 측에서 발생하는 고조파에 대해 필터링이 필요 하고

또는 문제 될 n차 고조파에 대해서 커패시터 뱅크에 유도성 회로를 부여 이를 제한해야 한다.

 

콘덴서 회로에 있어 직렬 공진은 nXL - Xc/n = 0 일 때 일어나는 데 이때 n차 고조파 전류는 큰 전류가 돼 확대된다.

이때 공진전류의 영향을 받게 되는 전력 설비는 콘덴서와 직렬 리액터가 된다.

병렬공진 역시 nXT + (nXL- Xc/n) = 0 일때 발생하게 되는데 이때 전원 측 그리고 콘덴서 측 모두 n차 고조파 전류가 확대되므로 이런 조건은 반드시 피해야 한다.

이는 특히 영향받는 전력 설비가 콘덴서 뱅크와 전원 측 변압기가 돼 자칫 계통 붕괴를 초래할 수 있다

그러므로 병렬공진이 발생하지 않도록 반드시 고조파 필터링이 필요하고 또 문제 될 n차 고조파에 대해선 유도성을 부여해야 한다.

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이상에 대해 쉽게 이해를 돕고자 우리가 알고 있는 저항 회로를 먼저 살펴보고

이어서 유도성 & 용량성 회로의 고조파 흐름과 직, 병렬 공진에 대해 알아본다.

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