Stellen Sie sich vor, Ihre Produktionslinie arbeitet mit höchster Effizienz, doch eine unsichtbare Kraft untergräbt stillschweigend die Leistung und Langlebigkeit der Ausrüstung.Variable Frequency Drives (VFDs) sind in der modernen Industrie unverzichtbar geworden, die mit ihrer energieeinsparenden Präzision alles von Förderbanden bis hin zu automatisierten Verpackungslinien antreibt.die durch diese Geräte erzeugte harmonische Verschmutzung stellt eine erhebliche Herausforderung dar, die Aufmerksamkeit erfordert.
VFD-Grundlagen verstehen
In industriellen Anwendungen bieten VFDs erhebliche Vorteile wie Energieeinsparung, optimierte Prozesssteuerung, verlängerte Lebensdauer von Komponenten,und verbesserte Maschinensicherheit durch funktionale SicherheitsmerkmaleEin Standard-VFD-System besteht aus drei Hauptkomponenten:
- Diodenbrückenrichter:Typischerweise ein Vollwellen 6-Puls-Gleichrichter, der eingehende Wechselspannung in Gleichspannung umwandelt.
- DC Bus:Verwendet Gleichspannungskondensatoren zur Glättung der geregelten Spannung und zur Speicherung der Spannung.
- IGBT-Umrichter:Erzeugt eine variable Frequenz- und Spannungsausgabe durch Pulse Width Modulation (PWM), um Motoren anzutreiben.
Jedes VFD, das einen 6-Puls-Gleichrichter an der Eingangsstufe verwendet, kann möglicherweise harmonische Ströme und Spannungsverzerrungen in das Stromnetz einführen.Dieses Phänomen beruht auf den nichtlinearen Belastungsmerkmalen, die durch diese Geradliner erzeugt werden..
Die Mechanik der harmonischen Verzerrung
Wenn sie mit Wechselspannung verbunden sind, ziehen lineare Lasten (resistive, induktive oder kapazitive) Stromwellenformen an, die mit der Spannungswellenform identisch sind.Nichtlineare Belastungen wie VFDs erzeugen nicht-sinusoidale Stromwellenformen, die von der Spannungswellenform abweichen.
In VFD-Systemen fließt Strom nur in die Gleichspannungsbuskondensatoren, wenn die eingehende Wechselstromspannung die Gleichspannungsbusspannung übersteigt - typischerweise in der Nähe des Höhepunkts der Sinuswelle.Dieser nichtlineare Kapazitätsstrom erzeugt Stromimpulse auf den wichtigsten Eingangsspannungsleitungen, was eine harmonische Verzerrung erzeugt.
Konsequenzen harmonischer Verzerrungen
Harmonische Verschmutzung in Stromnetzen kann zu mehreren Betriebsproblemen führen:
- Störungen von Kommunikationskreisen
- Überhitzung des Transformators
- Falsches Auslösen von Leistungsschaltern
- Neutrale Leiterüberlastung
- Ausfälle der Kondensatorbank
IEEE 519 Harmonische Normen
Das Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE) hat harmonische Standards zur Bewältigung dieser Bedenken festgelegt.definiert akzeptable Strom- und Spannungsharmonische auf der Grundlage der Kurzschlussstromkapazität (SCCR) eines Systems.
In der Norm wird das Konzept des Punktes der gemeinsamen Verbindung (PCC) eingeführt, der für die Harmoniemessung bestimmt ist.Die PCC befindet sich in der Regel auf der Hochspannungsseite des Transformators.- Gewerbliche Anlagen, in denen gemeinsam genutzte Transformatoren eingesetzt werden, messen in der Regel auf der Niederspannungsseite.
Minderung durch harmonische Filter
Unter den verschiedenen Lösungen für harmonische Probleme bieten harmonische Filter eine optimale Balance zwischen Leistung und Wirtschaftlichkeit.Diese Geräte sind speziell so konzipiert, dass sie den IEEE 519-Standards entsprechen und gleichzeitig eine zuverlässige Leistungsqualität in industriellen Anwendungen gewährleisten.
Moderne harmonische Filter weisen robuste Leistungsmerkmale auf:
- 150% aktuelle Überlastkapazität für 60 Sekunden zur Bewältigung von Startschlägen
- Bis zu 99% Volllasteffizienz durch Präzisionstechnik
- Hochleistungs-Drei-Phase-Kondensatoren für eine längere Lebensdauer
- Flexible Montagemöglichkeiten mit Split-Component-Konstruktionen
Für größere Anwendungen, für die schlüsselfertige Lösungen erforderlich sind, sind vorverkabelte NEMA-1-Gehäuse als Fabrikoptionen zur optimierten Installation erhältlich.
Wann man Harmonische Filter in Betracht zieht
Industriebetriebe sollten die Implementierung von Harmonischen Filtern bewerten, wenn
- VFD-getriebene Belastungen von mehr als 10 PS
- Gesamtharmonische Verzerrung (THD) über 8% bei PCC
- Häufige, unerklärliche Ausfälle oder Überhitzung des Transformators
Die Einhaltung harmonischer Normen schützt nicht nur die Ausrüstung, sondern gewährleistet auch eine zukünftige Skalierbarkeit, da zusätzliche Antriebe in die Systeme integriert werden.