Като доставчик на VF Control VFD, често срещам въпроси от клиенти относно хармоничното съдържание на тези задвижвания. В тази публикация в блога ще се задълбоча в това какво е хармонично съдържание, защо има значение в VFD за управление на VF и как влияе върху цялостната производителност на вашите системи.
Разбиране на хармониците
Като начало, нека изясним какво представляват хармониците. В електрическата система основната честота е основната честота на променливия ток (AC), обикновено 50 или 60 Hz в зависимост от региона. Хармониците са честоти, които са цели кратни на тази основна честота. Например, 2-ри хармоник е два пъти основната честота, 3-ти хармоник е три пъти основната честота и т.н.
Хармоници се генерират в електрически системи, когато са налице нелинейни товари. Нелинейно натоварване е такова, при което консумираният ток не е пропорционален на приложеното напрежение. VFD контролните VFD попадат в тази категория. Когато VFD преобразува входящото променливотоково захранване в постоянен ток и след това обратно в променлив ток при променлива честота, той въвежда нелинейности в текущата форма на вълната, които от своя страна генерират хармоници.
Генериране на хармоници в VF контролни VFD
VFD за управление на VF използват силови електронни устройства като диоди, тиристори и биполярни транзистори с изолиран затвор (IGBT). Тези устройства включват и изключват електрическия ток при високи честоти, за да контролират изходното напрежение и честота. По време на процеса на превключване текущата форма на вълната се отклонява от чиста синусоида, което води до генериране на хармоници.
Токоизправителната секция на VFD, която преобразува AC в DC, е основен източник на хармоници. Повечето VFD използват шестимпулсен токоизправител, който генерира значителни количества от 5-ти, 7-ми, 11-ти и 13-ти хармоници. Колкото по-висок е порядъкът на хармоника, толкова по-ниска е неговата амплитуда, но дори тези хармоници с по-ниска амплитуда могат да окажат влияние върху системата.
Защо хармоничното съдържание има значение
Хармоничното съдържание в VF Control VFD може да има няколко отрицателни ефекта върху електрическата система и свързаното оборудване:
1. Прегряване на оборудването
Хармониците причиняват допълнително нагряване в електрическо оборудване като трансформатори, двигатели и кабели. Допълнителният ток, дължащ се на хармоници, увеличава резистивните загуби (I²R загуби) в тези компоненти. С течение на времето това може да доведе до преждевременно стареене на изолацията, намален живот на оборудването и дори повреда на оборудването.
2. Изкривяване на напрежението
Хармониците могат да причинят изкривяване на напрежението в електрическата система. Когато текущата форма на вълната е изкривена поради хармоници, това създава спад на напрежението в импеданса на системата. Този спад на напрежението съдържа хармонични компоненти, които могат да повлияят на работата на друго чувствително оборудване, свързано към същото захранване. Например, компютри, комуникационни устройства и друго електронно оборудване може да изпитат неизправности поради изкривяване на напрежението.
3. Смущения с друго оборудване
Хармониците могат също да причинят електромагнитни смущения (EMI) с друго електрическо и електронно оборудване. Високочестотните компоненти на хармониците могат да излъчват електромагнитна енергия, която може да попречи на нормалната работа на близкото оборудване като радиоприемници, сензори и системи за управление.
Измерване на хармонично съдържание
За да се оцени хармоничното съдържание в VF Control VFD, обикновено се използват няколко параметъра:
1. Общо хармонично изкривяване (THD):
THD е мярка за общото изкривяване на формата на вълната на тока или напрежението поради хармоници. Изразява се като процент и представлява съотношението на средната квадратична (RMS) стойност на всички хармонични компоненти към RMS стойността на основния компонент. По-ниската стойност на THD показва по-чиста форма на вълната с по-малко хармонично изкривяване.
2. Индивидуални хармонични амплитуди:
В допълнение към THD е важно също да се измерват амплитудите на отделните хармоници. Това помага при идентифицирането на специфичните хармоници, които причиняват проблеми, и при определянето на подходящите мерки за смекчаване.
Намаляване на хармоничното съдържание
Като доставчик на VF Control VFD, ние предлагаме няколко решения за смекчаване на хармоничното съдържание в нашите задвижвания:
1. Пасивни филтри
Пасивните филтри са най-разпространеният метод за смекчаване на хармониците. Тези филтри се състоят от индуктори, кондензатори и резистори, свързани в специфична конфигурация, за да абсорбират или блокират хармоничните токове. Пасивните филтри могат да бъдат проектирани да насочват към специфични хармоници или да намалят общия THD.
2. Активни филтри
Активните филтри са по-усъвършенствани и могат да осигурят по-добро смекчаване на хармониците в сравнение с пасивните филтри. Тези филтри използват силова електроника за генериране на компенсиращ ток, който е равен по големина, но противоположен по фаза на хармоничния ток. Това ефективно премахва хармоничния ток в системата.
3. Многоимпулсни токоизправители
Вместо да се използва стандартен шестимпулсен токоизправител, могат да се използват многоимпулсни токоизправители като 12-импулсни или 18-импулсни токоизправители. Тези токоизправители намаляват хармоничното съдържание чрез увеличаване на броя на импулсите в процеса на коригиране, което води до по-чисто постоянно напрежение и по-ниски хармонични токове.
Въздействие върху производителността на системата
Хармоничното съдържание в VF Control VFD може значително да повлияе на работата на цялата система. Чрез намаляване на хармоничното съдържание можем да подобрим ефективността на електрическата система, да намалим консумацията на енергия и да подобрим надеждността на свързаното оборудване. Например, двигател, работещ с по-чисто захранване (по-ниско съдържание на хармоници), ще работи по-плавно, с по-малко вибрации и шум и ще има по-дълъг живот.
Приложения и съображения
VF Control VFD се използват в широк спектър от приложения, включително промишлени машини, HVAC системи и системи за възобновяема енергия. Във всяко приложение трябва внимателно да се обмисли хармоничното съдържание. Например, в чувствителен промишлен процес, дори малко количество хармонично изкривяване може да причини проблеми с качеството на продукта. В една HVAC система високото съдържание на хармоници може да доведе до повишена консумация на енергия и преждевременна повреда на оборудването.
Когато избирате VF Control VFD за конкретно приложение, е важно да вземете предвид хармоничните изисквания на системата. Някои приложения може да изискват VFD с много нисък THD, докато други може да са по-толерантни към хармонично изкривяване. Нашият екип от експерти може да ви помогне да изберете правилния VFD и хармонично смекчаващо решение за вашите специфични нужди.
Свързани продукти
Ако се интересувате да научите повече за VF Control VFD и свързаните с тях продукти, можете да посетите следните връзки:
Контакт за покупка и консултация
Ако обмисляте закупуването на VF Control VFD или се нуждаете от повече информация относно смекчаването на хармониците, препоръчваме ви да се свържете с нас. Нашият опитен екип по продажбите може да ви предостави подробна информация за продукта, техническа поддръжка и да ви помогне с процеса на доставка. Независимо дали имате малък проект или широкомащабно индустриално приложение, ние имаме правилните решения за вас.
Референции
- „Качество на захранването в електрическите системи“ от Math HJ Bollen
- „Задвижвания с променлива честота: избор, приложение и поддръжка“ от Дан М. Йонел и Гири К. Венкатараманан