Φανταστείτε ότι η γραμμή παραγωγής σας λειτουργεί με μέγιστη απόδοση, αλλά μια αόρατη δύναμη σιωπηλά υποβαθμίζει την απόδοση και τη μακροζωία του εξοπλισμού.Οι κινητήρες μεταβλητής συχνότητας (VFD) έχουν γίνει απαραίτητοι στη σύγχρονη βιομηχανία, τροφοδοτώντας τα πάντα από τις μεταφορικές ταινίες μέχρι τις αυτοματοποιημένες γραμμές συσκευασίας με την εξοικονόμηση ενέργειας.η αρμονική ρύπανση που παράγεται από αυτές τις συσκευές αποτελεί σημαντική πρόκληση που απαιτεί προσοχή.
Κατανοηση των θεμελιωδών στοιχείων της VFD
Στις βιομηχανικές εφαρμογές, τα VFD προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως εξοικονόμηση ενέργειας, βελτιστοποιημένο έλεγχο διαδικασίας, παρατεταμένη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων,και βελτιωμένη ασφάλεια μηχανών μέσω λειτουργικών χαρακτηριστικών ασφαλείαςΈνα τυποποιημένο σύστημα VFD αποτελείται από τρία κύρια στοιχεία:
- Διοδιακός διορθωτής γέφυρας:Συνήθως ένας ευθυγραμμιστής 6 παλμών πλήρους κύματος που μετατρέπει την εισερχόμενη τάση εναλλασσόμενου ρεύματος σε τάση συνεχούς ρεύματος.
- Συγκοινωνία:Χρησιμοποιεί πυκνωτές συνεχούς ρεύματος για να εξομαλύνει την διορθωμένη τάση και να παρέχει αποθήκευση τάσης.
- Εναλλακτικός μετατροπέας IGBT:Δημιουργεί μεταβλητή συχνότητα και τάση απόδοσης μέσω διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) για την κίνηση κινητήρων.
Οποιοσδήποτε VFD που χρησιμοποιεί έναν ευθυγραμμιστή 6 παλμών στο στάδιο εισόδου μπορεί ενδεχομένως να εισάγει αρμονικά ρεύματα και στρέβλωση τάσης στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στα μη γραμμικά χαρακτηριστικά φορτίου που δημιουργούνται από αυτούς τους ευθυγραμμιστές.
Η Μηχανική της Αρμονικής Διαστρέβλωσης
Όταν συνδέονται με τάση εναλλασσόμενου ρεύματος, τα γραμμικά φορτία (αντίσταση, επαγωγική ή χωρητική) αντλούν κυματικές μορφές ρεύματος πανομοιότυπες με τη μορφή κύματος τάσης.μη γραμμικά φορτία όπως τα VFD παράγουν μη σινουσοειδή κύματα ρεύματος που αποκλίνουν από το κύμα τάσης.
Στα συστήματα VFD, το ρεύμα ρέει μόνο στους πυκνωτές λεωφορείου συνεχούς ρεύματος όταν η εισερχόμενη τάση εναλλασσόμενου ρεύματος υπερβαίνει την τάση λεωφορείου συνεχούς ρεύματος - συνήθως κοντά στο αποκορύφωμα του κύματος σινού.Αυτό το μη γραμμικό χωρητικό ρεύμα δημιουργεί παλμούς ρεύματος στις κύριες γραμμές έντασης εισόδου, δημιουργώντας αρμονική στρέβλωση.
Συνέπειες της Αρμονικής Διαστροφής
Η αρμονική ρύπανση στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να οδηγήσει σε πολλαπλές λειτουργικές προκλήσεις:
- Διαταραχές στα κυκλώματα επικοινωνίας
- Υπερθέρμανση μετασχηματιστή
- Λάθος ενεργοποίηση διακόπτων
- Υπερφόρτωση ουδέτερου αγωγού
- Ελλείψεις στην τράπεζα πυκνότητας
Εναρμονικά πρότυπα IEEE 519
Το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE) καθιέρωσε πρότυπα αρμονικού επιπέδου για την αντιμετώπιση αυτών των ανησυχιών.καθορίζει τα αποδεκτά επίπεδα αρμονικών ρεύματος και τάσης με βάση την ικανότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος (SCCR) ενός συστήματος.
Το πρότυπο εισάγει την έννοια του σημείου κοινής σύνδεσης (PCC) - το καθορισμένο σημείο για την αρμονική μέτρηση.το PCC βρίσκεται συνήθως στην πλευρά υψηλής τάσης του μετασχηματιστήΟι εμπορικές εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν μετασχηματιστές κοινής υπηρεσίας μετρούν γενικά από την πλευρά της χαμηλής τάσης.
Αμβλύνσεις Μέσω Αρμονικών Φίλτρων
Μεταξύ των διαφόρων λύσεων για τα αρμονικά ζητήματα, τα αρμονικά φίλτρα προσφέρουν τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ απόδοσης και οικονομικής απόδοσης.Αυτές οι συσκευές είναι ειδικά σχεδιασμένες για να συμμορφώνονται με τα πρότυπα IEEE 519 εξασφαλίζοντας παράλληλα αξιόπιστη ποιότητα ισχύος σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Τα σύγχρονα αρμονικά φίλτρα παρουσιάζουν ισχυρά χαρακτηριστικά απόδοσης:
- Δυνατότητα υπερφόρτωσης 150% για 60 δευτερόλεπτα για να χειριστεί τις υπερχείλιες εκκίνησης
- Έως 99% απόδοση πλήρους φόρτωσης μέσω μηχανικής ακριβείας
- Συσσωρευτές τριών φάσεων υψηλών επιδόσεων για παρατεταμένη διάρκεια ζωής
- Ευέλικτες επιλογές εγκατάστασης με σχεδιασμό διαιρεμένων εξαρτημάτων
Για μεγαλύτερες εφαρμογές που απαιτούν λύσεις κλειδιά στη δουλειά, τα προ-σύρματα περίβλημα NEMA 1 είναι διαθέσιμα ως εργοστασιακές επιλογές για εξορθολογισμό της εγκατάστασης.
Πότε Να Σκεφτείτε Τα Χαρμονικά Φίλτρα
Οι βιομηχανικές εργασίες θα πρέπει να αξιολογούν την εφαρμογή των αρμονικών φίλτρων όταν αντιμετωπίζουν:
- Δυναμικό άνω των 10 HP
- Μέτρηση συνολικής αρμονικής στρέβλωσης (THD) άνω του 8% στο PCC
- Συχνές ανεξήγητες εκρήξεις ή υπερθέρμανση του μετασχηματιστή
Η συμμόρφωση με τα αρμονικά πρότυπα όχι μόνο προστατεύει τον εξοπλισμό, αλλά εξασφαλίζει επίσης μελλοντική επεκτασιμότητα καθώς ενσωματώνονται πρόσθετες μονάδες κίνησης στα συστήματα.