"Tidak lineariti bermakna sukar untuk diselesaikan," Arthur Mattuck, seorang ahli matematik di Massachusetts Institute of Technology (MIT), pernah berkata.Tetapi ia harus ditangani apabila ketaklinearan digunakan pada beban elektrik, kerana ia menjana arus harmonik dan menjejaskan pengagihan kuasa secara negatif-dan ia mahal.Di sini, Marek Lukaszczyk, Pengurus Pemasaran Eropah dan Timur Tengah WEG, pengeluar global dan pembekal teknologi motor dan pemacu, menerangkan cara mengurangkan harmonik dalam aplikasi penyongsang.
Lampu pendarfluor, bekalan kuasa pensuisan, relau arka elektrik, penerus dan penukar frekuensi.Semua ini adalah contoh peranti dengan beban bukan linear, yang bermaksud bahawa peranti menyerap voltan dan arus dalam bentuk denyutan pendek secara tiba-tiba.Ia berbeza daripada peranti yang mempunyai beban linear—seperti motor, pemanas ruang, transformer yang bertenaga dan mentol pijar.Untuk beban linear, hubungan antara voltan dan bentuk gelombang arus adalah sinusoidal, dan arus pada bila-bila masa adalah berkadar dengan voltan yang dinyatakan oleh hukum Ohm.
Satu masalah dengan semua beban bukan linear ialah ia menghasilkan arus harmonik.Harmonik ialah komponen frekuensi yang biasanya lebih tinggi daripada frekuensi asas bekalan kuasa, antara 50 atau 60 Hertz (Hz), dan ditambah kepada arus asas.Arus tambahan ini akan menyebabkan herotan bentuk gelombang voltan sistem dan mengurangkan faktor kuasanya.
Arus harmonik yang mengalir dalam sistem elektrik boleh menghasilkan kesan lain yang tidak diingini, seperti herotan voltan pada titik sambungan dengan beban lain, dan terlalu panas kabel.Dalam kes ini, ukuran herotan harmonik total (THD) boleh memberitahu kami berapa banyak herotan voltan atau arus disebabkan oleh harmonik.
Dalam artikel ini, kami akan mengkaji cara mengurangkan harmonik dalam aplikasi penyongsang berdasarkan cadangan industri untuk pemantauan dan tafsiran yang betul bagi fenomena yang menyebabkan masalah kualiti tenaga.
UK menggunakan Syor Kejuruteraan (EREC) G5 Persatuan Rangkaian Tenaga (ENA) sebagai amalan yang baik untuk menguruskan herotan voltan harmonik dalam sistem penghantaran dan rangkaian pengedaran.Di Kesatuan Eropah, pengesyoran ini biasanya terkandung dalam arahan keserasian elektromagnet (EMC), yang merangkumi pelbagai piawaian Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa (IEC), seperti IEC 60050. IEEE 519 biasanya merupakan piawaian Amerika Utara, tetapi perlu diperhatikan bahawa IEEE 519 memfokuskan pada sistem pengedaran dan bukannya peranti individu.
Sebaik sahaja tahap harmonik ditentukan melalui simulasi atau pengukuran, terdapat banyak cara untuk meminimumkan tahap harmoni untuk memastikan tahap tersebut berada dalam had yang boleh diterima.Tetapi apakah had yang boleh diterima?
Oleh kerana ia tidak boleh dilaksanakan secara ekonomi atau mustahil untuk menghapuskan semua harmonik, terdapat dua piawaian antarabangsa EMC yang mengehadkan herotan voltan bekalan kuasa dengan menentukan nilai maksimum arus harmonik.Ia adalah piawaian IEC 61000-3-2, sesuai untuk peralatan dengan arus undian sehingga 16 A (A) dan ≤ 75 A setiap fasa, dan piawaian IEC 61000-3-12, sesuai untuk peralatan melebihi 16 A.
Had pada harmonik voltan hendaklah mengekalkan THD (V) bagi titik gandingan sepunya (PCC) pada ≤ 5%.PCC ialah titik di mana konduktor elektrik sistem pengagihan kuasa disambungkan kepada konduktor pelanggan dan sebarang penghantaran kuasa antara pelanggan dan sistem pengagihan kuasa.
Pengesyoran ≤ 5% telah digunakan sebagai satu-satunya keperluan untuk banyak aplikasi.Inilah sebabnya mengapa dalam banyak kes, hanya menggunakan penyongsang dengan penerus 6-nadi dan reaktans input atau induktor pautan arus terus (DC) sudah memadai untuk memenuhi cadangan herotan voltan maksimum.Sudah tentu, berbanding dengan penyongsang 6-nadi tanpa induktor dalam pautan, menggunakan penyongsang dengan induktor pautan DC (seperti CFW11, CFW700 dan CFW500 milik WEG sendiri) boleh mengurangkan sinaran harmonik dengan ketara.
Jika tidak, terdapat beberapa pilihan lain untuk mengurangkan harmonik sistem dalam aplikasi penyongsang, yang akan kami perkenalkan di sini.
Satu penyelesaian untuk mengurangkan harmonik adalah dengan menggunakan penyongsang dengan penerus 12 nadi.Walau bagaimanapun, kaedah ini biasanya hanya digunakan apabila transformer sudah dipasang;untuk berbilang penyongsang yang disambungkan ke pautan DC yang sama;atau jika pemasangan baru memerlukan pengubah khusus untuk penyongsang.Di samping itu, penyelesaian ini sesuai untuk kuasa yang biasanya lebih besar daripada 500 kilowatt (kW).
Kaedah lain ialah menggunakan penyongsang pemacu arus aktif (AC) 6 nadi dengan penapis pasif pada input.Kaedah ini boleh menyelaraskan tahap voltan yang berbeza-voltan harmonik antara sederhana (MV), voltan tinggi (HV) dan voltan tinggi tambahan (EHV)-dan menyokong keserasian dan menghapuskan kesan buruk pada peralatan sensitif pelanggan.Walaupun ini adalah penyelesaian tradisional untuk mengurangkan harmonik, ia akan meningkatkan kehilangan haba dan mengurangkan faktor kuasa.
Ini membawa kita kepada cara yang lebih menjimatkan kos untuk mengurangkan harmonik: gunakan penyongsang dengan penerus 18 nadi, atau terutamanya pemacu DC-AC yang dikuasakan oleh pautan DC melalui penerus 18 nadi dan pengubah anjakan fasa.Penerus nadi adalah penyelesaian yang sama sama ada 12 nadi atau 18 nadi.Walaupun ini adalah penyelesaian tradisional untuk mengurangkan harmonik, kerana kosnya yang tinggi, ia biasanya hanya digunakan apabila pengubah telah dipasang atau pengubah khas untuk penyongsang diperlukan untuk pemasangan baru.Kuasa biasanya lebih besar daripada 500 kW.
Sesetengah kaedah penindasan harmonik meningkatkan kehilangan haba dan mengurangkan faktor kuasa, manakala kaedah lain boleh meningkatkan prestasi sistem.Penyelesaian yang baik yang kami cadangkan ialah menggunakan penapis aktif WEG dengan pemacu AC 6 nadi.Ini adalah penyelesaian yang sangat baik untuk menghapuskan harmonik yang dihasilkan oleh pelbagai peranti
Akhir sekali, apabila kuasa boleh dijana semula ke grid, atau apabila berbilang motor didorong oleh satu pautan DC, penyelesaian lain adalah menarik.Iaitu, pemacu regeneratif hujung hadapan (AFE) aktif dan penapis LCL digunakan.Dalam kes ini, pemandu mempunyai penerus aktif pada input dan mematuhi had yang disyorkan.
Untuk penyongsang tanpa pautan DC-seperti penyongsang CFW500, CFW300, CFW100 dan MW500 WEG sendiri-kunci untuk mengurangkan harmonik ialah reaktans rangkaian.Ini bukan sahaja menyelesaikan masalah harmonik, tetapi juga menyelesaikan masalah tenaga yang disimpan di bahagian reaktif penyongsang dan menjadi tidak berkesan.Dengan bantuan reaktans rangkaian, penyongsang fasa tunggal frekuensi tinggi yang dimuatkan oleh rangkaian resonan boleh digunakan untuk merealisasikan reaktans terkawal.Kelebihan kaedah ini ialah tenaga yang disimpan dalam unsur tindak balas adalah lebih rendah dan herotan harmonik lebih rendah.
Terdapat cara praktikal lain untuk menangani harmonik.Salah satunya ialah menambah bilangan beban linear berbanding dengan beban bukan linear.Kaedah lain ialah mengasingkan sistem bekalan kuasa untuk beban linear dan bukan linear supaya terdapat had voltan THD yang berbeza antara 5% dan 10%.Kaedah ini mematuhi cadangan kejuruteraan (EREC) G5 dan EREC G97 yang dinyatakan di atas, yang digunakan untuk menilai herotan voltan harmonik loji dan peralatan tak linear dan resonan.
Kaedah lain ialah menggunakan penerus dengan bilangan denyutan yang lebih besar dan memasukkannya ke dalam pengubah dengan berbilang peringkat sekunder.Transformer berbilang belitan dengan berbilang belitan primer atau sekunder boleh disambungkan antara satu sama lain dalam jenis konfigurasi khas untuk menyediakan tahap voltan keluaran yang diperlukan atau untuk memacu berbilang beban pada output, dengan itu menyediakan lebih banyak pilihan dalam sistem pengagihan kuasa Dan fleksibiliti.
Akhir sekali, terdapat operasi pemacu penjanaan semula AFE yang dinyatakan di atas.Pemacu AC asas tidak boleh diperbaharui, yang bermaksud ia tidak dapat mengembalikan tenaga kepada sumber kuasa-ini terutamanya tidak mencukupi, kerana dalam sesetengah aplikasi, memulihkan tenaga yang dikembalikan adalah keperluan khusus.Jika tenaga penjanaan semula perlu dikembalikan kepada sumber kuasa AC, ini adalah peranan pemacu penjanaan semula.Penerus mudah digantikan oleh penyongsang AFE, dan tenaga boleh dipulihkan dengan cara ini.
Kaedah ini menyediakan pelbagai pilihan untuk memerangi harmonik dan sesuai untuk pelbagai jenis sistem pengagihan kuasa.Tetapi mereka juga boleh menjimatkan tenaga dan kos dengan ketara dalam pelbagai aplikasi dan mematuhi piawaian antarabangsa.Contoh-contoh ini menunjukkan bahawa selagi teknologi penyongsang yang betul digunakan, masalah bukan lineariti tidak akan sukar untuk diselesaikan.
For more information, please contact: WEG (UK) LtdBroad Ground RoadLakesideRedditch WorcestershireB98 8YPT Tel: +44 (0)1527 513800 Email: info-uk@weg.net Website: https://www.weg.net
Proses dan kawalan Hari ini tidak bertanggungjawab ke atas kandungan artikel dan imej yang dihantar atau dihasilkan secara luaran.Klik di sini untuk menghantar e-mel yang memberitahu kami tentang sebarang ralat atau ketinggalan yang terkandung dalam artikel ini.