Ako dodávateľ VF Control VFD sa často stretávam s otázkami zákazníkov ohľadom harmonického obsahu týchto pohonov. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do toho, čo je harmonický obsah, prečo je dôležitý vo VF Control VFD a ako to ovplyvňuje celkový výkon vašich systémov.
Pochopenie harmonických
Na začiatok si ujasnime, čo sú harmonické. V elektrickom systéme je základná frekvencia hlavnou frekvenciou striedavého prúdu (AC), zvyčajne 50 alebo 60 Hz v závislosti od regiónu. Harmonické sú frekvencie, ktoré sú celočíselnými násobkami tejto základnej frekvencie. Napríklad 2. harmonická je dvojnásobok základnej frekvencie, 3. harmonická je trojnásobok základnej frekvencie atď.
Harmonické sú generované v elektrických systémoch, keď sú prítomné nelineárne zaťaženia. Nelineárne zaťaženie je také, pri ktorom odoberaný prúd nie je úmerný použitému napätiu. Do tejto kategórie patria VF Control VFD. Keď VFD konvertuje prichádzajúci striedavý prúd na jednosmerný prúd a potom späť na striedavý prúd s premenlivou frekvenciou, zavádza nelinearity v prúdovej vlne, čo zase generuje harmonické.
Generovanie harmonických v VF Control VFD
VF Control VFD využívajú výkonové elektronické zariadenia, ako sú diódy, tyristory a izolované bipolárne tranzistory (IGBT). Tieto zariadenia zapínajú a vypínajú elektrický prúd pri vysokých frekvenciách na riadenie výstupného napätia a frekvencie. Počas procesu spínania sa priebeh prúdu odchyľuje od čistej sínusovej vlny, čo vedie ku generovaniu harmonických.
Usmerňovacia časť VFD, ktorá konvertuje striedavý prúd na jednosmerný prúd, je hlavným zdrojom harmonických. Väčšina VFD používa šesťpulzný usmerňovač, ktorý generuje značné množstvo 5., 7., 11. a 13. harmonickej. Čím vyšší je rád harmonickej, tým nižšia je jej amplitúda, ale aj tieto harmonické s nižšou amplitúdou môžu mať vplyv na systém.
Prečo je harmonický obsah dôležitý
Harmonický obsah vo VF Control VFD môže mať niekoľko negatívnych účinkov na elektrický systém a pripojené zariadenia:
1. Prehriatie zariadenia
Harmonické spôsobujú dodatočné zahrievanie v elektrických zariadeniach, ako sú transformátory, motory a káble. Dodatočný prúd v dôsledku harmonických zvyšuje odporové straty (straty I²R) v týchto komponentoch. V priebehu času to môže viesť k predčasnému starnutiu izolácie, skráteniu životnosti zariadenia a dokonca k poruche zariadenia.
2. Skreslenie napätia
Harmonické môžu spôsobiť skreslenie napätia v elektrickom systéme. Keď je priebeh prúdu skreslený v dôsledku harmonických, vytvára pokles napätia na impedancii systému. Tento pokles napätia obsahuje harmonické zložky, ktoré môžu ovplyvniť výkon iných citlivých zariadení pripojených k rovnakému zdroju napájania. Napríklad počítače, komunikačné zariadenia a iné elektronické zariadenia môžu zaznamenať poruchy v dôsledku skreslenia napätia.
3. Rušenie s iným zariadením
Harmonické môžu tiež spôsobiť elektromagnetické rušenie (EMI) s inými elektrickými a elektronickými zariadeniami. Vysokofrekvenčné zložky harmonických môžu vyžarovať elektromagnetickú energiu, ktorá môže rušiť normálnu prevádzku blízkych zariadení, ako sú rádiové prijímače, senzory a riadiace systémy.
Meranie harmonického obsahu
Na posúdenie obsahu harmonických v VF Control VFD sa bežne používa niekoľko parametrov:
1. Celkové harmonické skreslenie (THD):
THD je miera celkového skreslenia priebehu prúdu alebo napätia v dôsledku harmonických. Vyjadruje sa v percentách a predstavuje pomer efektívnej hodnoty všetkých harmonických zložiek k efektívnej hodnote základnej zložky. Nižšia hodnota THD indikuje čistejší priebeh s menším harmonickým skreslením.
2. Jednotlivé harmonické amplitúdy:
Okrem THD je dôležité aj meranie amplitúd jednotlivých harmonických. Pomáha to pri identifikácii špecifických harmonických, ktoré spôsobujú problémy, a pri určovaní vhodných opatrení na zmiernenie.
Zmiernenie harmonického obsahu
Ako dodávateľ VF Control VFD ponúkame niekoľko riešení na zmiernenie harmonického obsahu v našich pohonoch:
1. Pasívne filtre
Pasívne filtre sú najbežnejšou metódou zmierňovania harmonických. Tieto filtre pozostávajú z induktorov, kondenzátorov a rezistorov zapojených v špecifickej konfigurácii, aby absorbovali alebo blokovali harmonické prúdy. Pasívne filtre môžu byť navrhnuté tak, aby sa zameriavali na špecifické harmonické alebo na zníženie celkového THD.
2. Aktívne filtre
Aktívne filtre sú pokročilejšie a môžu poskytnúť lepšie zmiernenie harmonických v porovnaní s pasívnymi filtrami. Tieto filtre využívajú výkonovú elektroniku na generovanie kompenzačného prúdu, ktorý má rovnakú veľkosť, ale fázu opačnú ako harmonický prúd. To účinne ruší harmonický prúd v systéme.
3. Multi - pulzné usmerňovače
Namiesto použitia štandardného šesťpulzného usmerňovača je možné použiť viacimpulzové usmerňovače, ako sú 12-pulzné alebo 18-impulzové usmerňovače. Tieto usmerňovače znižujú obsah harmonických zvyšovaním počtu impulzov v procese usmerňovania, čo má za následok čistejšie jednosmerné napätie a nižšie harmonické prúdy.
Vplyv na výkon systému
Harmonický obsah vo VF Control VFD môže výrazne ovplyvniť výkon celého systému. Znížením obsahu harmonických môžeme zlepšiť účinnosť elektrického systému, znížiť spotrebu energie a zvýšiť spoľahlivosť pripojených zariadení. Napríklad motor pracujúci s čistejším napájaním (nižší obsah harmonických) bude bežať plynulejšie, s menšími vibráciami a hlukom a bude mať dlhšiu životnosť.
Aplikácie a úvahy
VF Control VFD sa používajú v širokej škále aplikácií, vrátane priemyselných strojov, systémov HVAC a systémov obnoviteľnej energie. Pri každej aplikácii je potrebné starostlivo zvážiť harmonický obsah. Napríklad v citlivom priemyselnom procese môže aj malé množstvo harmonického skreslenia spôsobiť problémy s kvalitou produktu. V systéme HVAC môže vysoký obsah harmonických viesť k zvýšenej spotrebe energie a predčasnému zlyhaniu zariadenia.
Pri výbere VF Control VFD pre konkrétnu aplikáciu je dôležité zvážiť harmonické požiadavky systému. Niektoré aplikácie môžu vyžadovať VFD s veľmi nízkym THD, zatiaľ čo iné môžu byť tolerantnejšie voči harmonickému skresleniu. Náš tím odborníkov vám môže pomôcť vybrať správne VFD a harmonické riešenie pre vaše špecifické potreby.
Súvisiace produkty
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o VF Control VFD a súvisiacich produktoch, môžete navštíviť nasledujúce odkazy:
- VFD pohon s premenlivou frekvenciou
- Regulátory motora s premenlivou frekvenciou
- Jedno až trojfázové VFD
Kontakt pre nákup a konzultáciu
Ak uvažujete o kúpe VF Control VFD alebo potrebujete viac informácií o zmiernení harmonických, odporúčame vám kontaktovať nás. Náš skúsený predajný tím vám môže poskytnúť podrobné informácie o produkte, technickú podporu a pomôcť vám s procesom obstarávania. Či už máte malý projekt alebo veľkú priemyselnú aplikáciu, máme pre vás tie správne riešenia.
Referencie
- "Kvalita energie v elektrických systémoch" od Math HJ Bollen
- "Pohony s premenlivou frekvenciou: výber, aplikácia a údržba" od Dana M. Ionela a Giriho K. Venkataramanana