串聯電抗器應用於功因改善電容設備(Detuned Filter applied for PFC application)

      電容器普遍地應用於改善功率因數，但是工廠中安裝了大量整流器、變頻器與馬達驅動器，這些負載都會引起諧波電流，此諧波電流的特性如下：
a. 頻率高於基波，例如: 5倍頻(5次諧波), 7倍頻(7次諧波)。
b. 無法被使用，只會造成熱損耗，如變壓器與電纜之發熱。
c. 負序諧波(如5次諧波)可能引起電動機過載與擾動。
d. 零序諧波(如3次諧波)會造成變壓器中性線過熱。
e. 電容器若不串聯電抗器，可能出現並聯共振放大諧波電流。
本文主要陳述串聯電抗器之必要性，上列(e.)已經說明諧波對電容器之不良效應，功因改善電容器已經是最便宜又穩定的產品，電機先進所提出的解決方法即是串聯電抗器，那> 麼要串聯多大的電抗器呢? 針對各種不同的應用場所，專家們提出了許多建議，譬如: 「5.67%, 6%, 7%, 13%, 14% 等等」，使用單位應該要了解的是『應用場所有何諧波電流?』，然後選用對的電抗器，如此就可以放心地使用功因改善電容器。

電壓昇

    電容器串聯電抗器即是所謂LC串聯電路，以電學的研究而言，電容器的端電壓會因為串聯電抗器而升高，例如變壓器二次側電壓是440V，選用電容器規格是440V 30Kvar， 如果諧波的問題必須串聯『6%電抗器』，此時電源電壓依舊是440V，電容器的端電壓卻是468V [440/(1-0.06)=468]，很顯然『440V 30Kvar電容器』並不適合使用串聯電抗器在此場所，正確的作法必須提高電容器的耐壓大於468V。 

LC串聯電路之阻抗特性

    以交流電路頻率響應來分析LC串聯電路，整個阻抗圖區分為兩大區塊，假設串聯共振頻率為fo, 低於fo之阻抗呈現電容性，高於fo之阻抗則是電感性，以諧波電流的分流原則，當諧波面對電源阻抗(電感性)與LC串聯電路分支(可能是電容性或是電感性)，會產生不同的效果，如果LC電路呈現電感性，那麼諧波會被分流；如果LC電路呈現電容性，則產生諧波放大的不良後果，說明如下：

串聯共振點

    第三節已經說明電感性與電容性的分界是共振點，因此正確的估算共振點相當重要，電路學計算共振頻率的方法，經常採用下式：

串聯電抗器6%? 7%?

    串聯電抗器究竟是採用6%好呢! 還是7%比較好，各家廠商各說各話，其實串聯電抗器 6%、7% 都是可用的選項，至於選擇6%、7%電抗器，必須慎重考慮應用場所的諧波電流含量，第三節已說明了電容性會放大諧波電流，電容性區域對諧波電流而言是一個不 穩定區，縮小電容性這個不穩定區達到可能產生諧波的範圍以外，就是最好的選擇，例 如: 僅安裝電容器(不串聯任何電抗)，全部頻率範圍都是電容性不穩定區。如果串聯6% 電抗器，則小於4.08次的範圍都是不穩定區，以三相整流電路而言，一般皆稱為6脈波整流器，所產生的諧波電流最低次是5次諧波，串聯6%電抗器時，5次諧波已經處於電感性，乃屬於安定區，所以串聯6%電抗器大量地應用在工廠之中，也是安全的設計。 是否串聯6%電抗器就可以高枕無憂? 那可不一定喔! 假設應用場所使用單相整流設 備，或是測量諧波頻譜發現有4次諧波，這時候的6%電抗器會造成放大4次諧波電流， 因為4次諧波落在電容性不穩定區，而且是略低於4.08次，可能引起更加危險的並聯共振，並聯共振很容易造成電容器損壞，應該要極力避免。

結論

    串聯電抗器6%或7%適合用在絕大部分的場所，此兩種設計的差別並不大，比較表如下列，只有在4次諧波電流存在系統時，應該選擇7%電抗器比較適合而且安全。