Kao dobavljač VF Control VFD-ova, često se susrećem s pitanjima kupaca o harmonijskom sadržaju ovih pogona. U ovom postu na blogu istražit ću što je harmonijski sadržaj, zašto je bitan u VFD-ima za kontrolu i kako utječe na ukupnu izvedbu vaših sustava.
Razumijevanje harmonika
Za početak, razjasnimo što su harmonici. U električnom sustavu osnovna frekvencija je glavna frekvencija izmjenične struje (AC), obično 50 ili 60 Hz, ovisno o regiji. Harmonici su frekvencije koje su cijeli umnošci ove osnovne frekvencije. Na primjer, 2. harmonik je dva puta veći od osnovne frekvencije, 3. harmonik je tri puta veći od osnovne frekvencije, i tako dalje.
Harmonici se stvaraju u električnim sustavima kada su prisutna nelinearna opterećenja. Nelinearno opterećenje je ono kod kojeg potrošena struja nije proporcionalna primijenjenom naponu. VFD kontroleri spadaju u ovu kategoriju. Kada VFD pretvara dolaznu izmjeničnu struju u istosmjernu i zatim natrag u izmjeničnu struju na promjenjivoj frekvenciji, unosi nelinearnosti u trenutni valni oblik, koji zauzvrat generira harmonike.
Generiranje harmonika u VF regulacijskim VFD-ovima
VFD upravljački VFD-ovi koriste energetske elektroničke uređaje kao što su diode, tiristori i bipolarni tranzistori s izoliranim vratima (IGBT). Ovi uređaji uključuju i isključuju električnu struju na visokim frekvencijama kako bi kontrolirali izlazni napon i frekvenciju. Tijekom procesa prebacivanja, valni oblik struje odstupa od čistog sinusnog vala, što rezultira stvaranjem harmonika.
Dio ispravljača VFD-a, koji pretvara AC u DC, glavni je izvor harmonika. Većina VFD-ova koristi šest-impulsni ispravljač, koji generira značajne količine 5., 7., 11. i 13. harmonika. Što je viši red harmonika, to je njegova amplituda manja, ali i ti harmonici niže amplitude mogu imati utjecaja na sustav.
Zašto je harmonijski sadržaj bitan
Sadržaj harmonika u VF Control VFD može imati nekoliko negativnih učinaka na električni sustav i povezanu opremu:
1. Pregrijavanje opreme
Harmonici uzrokuju dodatno zagrijavanje električne opreme kao što su transformatori, motori i kabeli. Dodatna struja zbog harmonika povećava otporne gubitke (I²R gubitke) u ovim komponentama. S vremenom to može dovesti do preranog starenja izolacije, smanjenog životnog vijeka opreme, pa čak i kvara opreme.
2. Izobličenje napona
Harmonici mogu uzrokovati izobličenje napona u električnom sustavu. Kada je valni oblik struje izobličen zbog harmonika, to stvara pad napona preko impedancije sustava. Ovaj pad napona sadrži harmonijske komponente, koje mogu utjecati na performanse druge osjetljive opreme spojene na isto napajanje. Na primjer, računala, komunikacijski uređaji i druga elektronička oprema mogu imati kvarove zbog izobličenja napona.
3. Smetnje s drugom opremom
Harmonici također mogu uzrokovati elektromagnetske smetnje (EMI) s drugom električnom i elektroničkom opremom. Visokofrekventne komponente harmonika mogu zračiti elektromagnetsku energiju, koja može ometati normalan rad opreme u blizini kao što su radio prijamnici, senzori i kontrolni sustavi.
Mjerenje harmonijskog sadržaja
Za procjenu harmonijskog sadržaja u VF Control VFD-u obično se koristi nekoliko parametara:
1. Ukupno harmonično izobličenje (THD):
THD je mjera ukupnog izobličenja valnog oblika struje ili napona zbog harmonika. Izražava se kao postotak i predstavlja omjer srednje kvadratne (RMS) vrijednosti svih harmonijskih komponenti i RMS vrijednosti osnovne komponente. Niža vrijednost THD-a označava čišći valni oblik s manje harmonijskog izobličenja.
2. Individualne harmonijske amplitude:
Osim THD-a, također je važno mjeriti amplitude pojedinih harmonika. To pomaže u identificiranju specifičnih harmonika koji uzrokuju probleme iu određivanju odgovarajućih mjera za ublažavanje.
Ublažavanje harmonijskog sadržaja
Kao dobavljač VF Control VFD, nudimo nekoliko rješenja za ublažavanje sadržaja harmonika u našim pogonima:
1. Pasivni filtri
Pasivni filtri su najčešća metoda ublažavanja harmonija. Ti se filtri sastoje od induktora, kondenzatora i otpornika spojenih u određenu konfiguraciju da apsorbiraju ili blokiraju harmonijske struje. Pasivni filtri mogu biti dizajnirani za ciljanje specifičnih harmonika ili za smanjenje ukupnog THD-a.
2. Aktivni filtri
Aktivni filtri su napredniji i mogu pružiti bolje ublažavanje harmonija u usporedbi s pasivnim filtrima. Ovi filtri koriste energetsku elektroniku za generiranje kompenzacijske struje koja je jednaka po veličini, ali suprotna po fazi od harmoničke struje. Ovo učinkovito poništava harmonijsku struju u sustavu.
3. Višeimpulsni ispravljači
Umjesto standardnog šesteroimpulsnog ispravljača, mogu se koristiti višeimpulsni ispravljači kao što su 12-impulsni ili 18-impulsni ispravljači. Ovi ispravljači smanjuju sadržaj harmonika povećanjem broja impulsa u procesu ispravljanja, što rezultira čišćim istosmjernim naponom i nižim harmoničkim strujama.
Utjecaj na performanse sustava
Sadržaj harmonika u VF Control VFD može značajno utjecati na performanse cijelog sustava. Smanjenjem sadržaja harmonika možemo poboljšati učinkovitost električnog sustava, smanjiti potrošnju energije i povećati pouzdanost povezane opreme. Na primjer, motor koji radi s čišćim napajanjem (niži sadržaj harmonika) radit će mirnije, s manje vibracija i buke i imat će duži životni vijek.
Primjene i razmatranja
VF Control VFD-ovi se koriste u širokom rasponu primjena, uključujući industrijske strojeve, HVAC sustave i sustave obnovljive energije. U svakoj primjeni potrebno je pažljivo razmotriti harmonijski sadržaj. Na primjer, u osjetljivom industrijskom procesu, čak i mala količina harmonijskog izobličenja može uzrokovati probleme s kvalitetom proizvoda. U HVAC sustavu visok sadržaj harmonika može dovesti do povećane potrošnje energije i preranog kvara opreme.
Prilikom odabira VF Control VFD za određenu primjenu, važno je uzeti u obzir zahtjeve harmonika sustava. Neke aplikacije mogu zahtijevati VFD s vrlo niskim THD-om, dok druge mogu biti tolerantnije na harmonijska izobličenja. Naš tim stručnjaka može vam pomoći odabrati pravi VFD i rješenje za ublažavanje harmonika za vaše specifične potrebe.
Srodni proizvodi
Ako ste zainteresirani za više informacija o VF Control VFD-ovima i srodnim proizvodima, možete posjetiti sljedeće poveznice:
- VFD pogon varijabilne frekvencije
- Kontroleri motora promjenjive frekvencije
- Jednofazni do trofazni VFD
Kontakt za kupnju i savjetovanje
Ako razmišljate o kupnji VF Control VFD-a ili trebate više informacija o ublažavanju harmonika, potičemo vas da nam se obratite. Naš iskusni prodajni tim može vam pružiti detaljne informacije o proizvodu, tehničku podršku i pomoći vam u postupku nabave. Bilo da imate mali projekt ili industrijsku primjenu velikih razmjera, imamo prava rješenja za vas.
Reference
- "Kvaliteta električne energije u električnim sustavima" Math HJ Bollen
- "Variable Frequency Drives: Selection, Application, and Maintenance" Dan M. Ionel i Giri K. Venkataramanan