Wyobraź sobie, że twoja linia produkcyjna działa z najwyższą wydajnością, a jednak niewidzialna siła cicho niszczy wydajność sprzętu i jego długowieczność.Przesyłki zmiennej częstotliwości (VFD) stały się niezbędne w nowoczesnej przemyśle, zasilając wszystko, od taśm transportowych po automatyczne linie pakowania, z ich energooszczędną precyzjąZanieczyszczenie harmonijne generowane przez te urządzenia stanowi poważne wyzwanie, które wymaga uwagi..
Zrozumienie zasad VFD
W zastosowaniach przemysłowych VFD oferują znaczne zalety, w tym oszczędność energii, zoptymalizowaną kontrolę procesu, wydłużony okres użytkowania komponentów,i zwiększone bezpieczeństwo maszyny poprzez funkcjonalne elementy bezpieczeństwaStandardowy system VFD składa się z trzech podstawowych elementów:
- Wykorzystuje się następujące urządzenia:Zazwyczaj pełnofalowy 6-impulsowy wyprostowacz, który przekształca przychodzące napięcie prądu przemiennego w napięcie prądu stałego.
- Autobus DC:Wykorzystuje kondensatory prądu stałego do wygładzania napięcia i przechowywania napięcia.
- Inwerter IGBT:Generuje zmienne częstotliwości i napięcie poprzez modulację szerokości impulsu (PWM) do napędzania silników.
Każde urządzenie VFD wykorzystujące 6-impulsowy wyprostowacz na etapie wejścia może potencjalnie wprowadzać prądy harmonijne i zakłócenia napięcia do sieci energetycznej.Zjawisko to wynika z nieliniowych cech obciążenia tworzonych przez te wyprostowarki.
Mechanika zniekształcenia harmonii
Po podłączeniu do napięcia przemiennego obciążenia liniowe (opórne, indukcyjne lub pojemne) przyciągają fale prądu identyczne z falą napięcia.obciążenia nieliniowe, takie jak VFD, wytwarzają nie-sinusoidalne fale prądu, które odbiegają od fali napięcia.
W systemach VFD prąd przepływa do kondensatorów busu prądu stałego tylko wtedy, gdy przychodzące napięcie prądu przemiennego przekracza napięcie busu prądu stałego - zazwyczaj w pobliżu szczytu fali sinus.Ten nieliniowy prąd pojemnościowy tworzy impulsy prądu na głównych liniach napięcia wejściowego, generując zniekształcenia harmoniczne.
Konsekwencje zniekształcenia harmonii
Zanieczyszczenie harmonijne w systemach energetycznych może prowadzić do wielu wyzwań operacyjnych:
- zakłócenia w układach łączności
- Przegrzewanie transformatora
- Fałszywe uruchomienie wyłączników
- Nadmierne obciążenie neutralnego przewodnika
- Niewydolność kondensatora
Standardy harmonijne IEEE 519
Instytut Inżynierów Elektrycznych i Elektronicznych (IEEE) ustanowił standardy poziomu harmonii w celu rozwiązania tych problemów.definiuje dopuszczalne poziomy harmoniczne prądu i napięcia w oparciu o pojemność prądu krótkoobiegu systemu (SCCR).
Norma wprowadza pojęcie punktu wspólnego sprzężenia (PCC) - wyznaczonego miejsca pomiaru harmonii.PCC zazwyczaj znajduje się po stronie transformatora o wysokim napięciuW obiektach handlowych, w których wykorzystuje się transformatory służące wspólnym obsłudze, pomiary są zazwyczaj wykonywane po stronie niskiego napięcia.
Zmniejszenie skutków poprzez filtry harmonijne
Wśród różnych rozwiązań dla problemów z harmoniką filtry harmoniczne oferują optymalną równowagę między wydajnością a opłacalnością.Urządzenia te są specjalnie zaprojektowane w celu spełnienia norm IEEE 519, zapewniając jednocześnie niezawodną jakość zasilania w zastosowaniach przemysłowych.
Nowoczesne filtry harmoniczne wykazują solidne właściwości:
- 150% mocy przeciążenia bieżącego przez 60 sekund w celu radzenia sobie z nadmiarami uruchomienia
- Do 99% efektywności pełnego obciążenia dzięki precyzyjnej inżynierii
- Kondensatory trójfazowe o wysokiej wydajności do przedłużania okresu użytkowania
- Elastyczne opcje montażu z konstrukcjami z podzielonymi komponentami
W przypadku większych zastosowań wymagających rozwiązań pod klucz dostępne są pre-przewodowane obudowy NEMA 1 jako opcje fabryczne w celu usprawnienia instalacji.
Kiedy rozważyć filtry harmonijne
Przemysłowe operacje powinny oceniać wdrożenie filtrów harmonijnych, gdy występują:
- Obciążenia napędzane VFD przekraczające 10 KM
- pomiary całkowitego zniekształcenia harmonijnego (THD) powyżej 8% w PCC
- Częste niewyjaśnione wyłączenia lub przegrzanie transformatora
Zgodność z normami harmonijnymi nie tylko chroni sprzęt, ale zapewnia również przyszłą skalowalność, ponieważ do systemów włączane są dodatkowe napędy.