„Netiesiškumas reiškia, kad jį sunku išspręsti“, – kartą sakė Masačusetso technologijos instituto (MIT) matematikas Arthuras Mattuckas.Tačiau tai turėtų būti sprendžiama, kai elektros apkrovoms taikomas netiesiškumas, nes jis generuoja harmonines sroves ir neigiamai veikia energijos paskirstymą, o tai yra brangu.Čia Marek Lukaszczyk, WEG, pasaulinio variklio ir pavaros technologijų gamintojo ir tiekėjo Europos ir Artimųjų Rytų rinkodaros vadovas, paaiškina, kaip sušvelninti harmoniką keitiklių programose.
Liuminescencinės lempos, perjungimo maitinimo šaltiniai, elektros lanko krosnys, lygintuvai ir dažnio keitikliai.Visa tai yra netiesinių apkrovų įrenginių pavyzdžiai, o tai reiškia, kad įrenginys sugeria įtampą ir srovę staigių trumpų impulsų pavidalu.Jie skiriasi nuo prietaisų, turinčių linijinę apkrovą, pvz., variklių, patalpų šildytuvų, transformatorių, kurie maitinami, ir kaitinamųjų lempučių.Linijinėms apkrovoms ryšys tarp įtampos ir srovės bangų formų yra sinusoidinis, o srovė bet kuriuo metu yra proporcinga įtampai, išreikštai pagal Ohmo dėsnį.
Viena iš visų netiesinių apkrovų problemų yra ta, kad jos sukuria harmonines sroves.Harmonikos yra dažnio komponentai, kurie paprastai yra didesni už pagrindinį maitinimo šaltinio dažnį, nuo 50 iki 60 Hz (Hz), ir pridedami prie pagrindinės srovės.Šios papildomos srovės iškraipys sistemos įtampos bangos formą ir sumažins jos galios koeficientą.
Harmoninės srovės, tekančios elektros sistemoje, gali sukelti kitus nepageidaujamus padarinius, tokius kaip įtampos iškraipymas sujungimo su kitomis apkrovomis vietose, kabelių perkaitimas.Tokiais atvejais bendrojo harmoninio iškraipymo (THD) matavimas gali parodyti, kiek įtampos ar srovės iškraipymo sukelia harmonikos.
Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime, kaip sumažinti harmonikas keitiklių programose, remiantis pramonės rekomendacijomis dėl teisingo reiškinių, sukeliančių energijos kokybės problemų, stebėjimo ir aiškinimo.
JK naudoja Energijos tinklų asociacijos (ENA) Inžinerinę rekomendaciją (EREC) G5 kaip gerą praktiką, skirtą valdyti harmoninius įtampos iškraipymus perdavimo sistemose ir skirstomuosiuose tinkluose.Europos Sąjungoje šios rekomendacijos dažniausiai pateikiamos elektromagnetinio suderinamumo (EMC) direktyvose, kurios apima įvairius Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC) standartus, tokius kaip IEC 60050. IEEE 519 dažniausiai yra Šiaurės Amerikos standartas, tačiau verta paminėti, kad IEEE 519 daugiausia dėmesio skiriama paskirstymo sistemoms, o ne atskiriems įrenginiams.
Kai harmoniniai lygiai nustatomi modeliuojant arba matuojant, yra daug būdų, kaip juos sumažinti, kad jie neviršytų priimtinų ribų.Bet kokia yra priimtina riba?
Kadangi ekonomiškai netikslinga arba neįmanoma pašalinti visų harmonikų, yra du tarptautiniai EMC standartai, kurie riboja maitinimo įtampos iškraipymą, nurodydami maksimalią harmoninės srovės vertę.Jie yra IEC 61000-3-2 standartas, tinkamas įrangai, kurios vardinė srovė yra iki 16 A (A) ir ≤ 75 A vienai fazei, ir IEC 61000-3-12 standartas, tinka įrangai, didesnei kaip 16 A.
Įtampos harmonikų riba turėtų būti tokia, kad bendrojo sujungimo taško (PCC) THD (V) būtų ≤ 5%.PCC yra taškas, kuriame elektros paskirstymo sistemos elektros laidininkai yra prijungti prie kliento laidininkų ir bet kokio elektros perdavimo tarp vartotojo ir elektros paskirstymo sistemos.
≤ 5 % rekomendacija buvo naudojama kaip vienintelis reikalavimas daugeliui programų.Štai kodėl daugeliu atvejų pakanka naudoti keitiklį su 6 impulsų lygintuvu ir įėjimo reaktyviąja varža arba nuolatinės srovės (DC) jungties induktoriumi, kad būtų įvykdyta maksimali įtampos iškraipymo rekomendacija.Žinoma, lyginant su 6 impulsų keitikliu be induktoriaus jungtyje, naudojant keitiklį su nuolatinės srovės grandies induktoriumi (pvz., WEG paties CFW11, CFW700 ir CFW500), galima žymiai sumažinti harmoninę spinduliuotę.
Kitu atveju yra keletas kitų variantų, kaip sumažinti sistemos harmoniką keitiklio programose, kurias pristatysime čia.
Vienas iš būdų sumažinti harmoniką yra naudoti keitiklį su 12 impulsų lygintuvu.Tačiau šis metodas dažniausiai naudojamas tik tada, kai transformatorius jau sumontuotas;keliems keitikliams, prijungtiems prie tos pačios nuolatinės srovės jungties;arba jei naujam įrengimui reikalingas transformatorius, skirtas keitikliui.Be to, šis sprendimas tinka galiai, kuri paprastai yra didesnė nei 500 kilovatų (kW).
Kitas būdas yra naudoti 6 impulsų aktyviosios srovės (AC) pavaros keitiklį su pasyviu filtru įėjime.Šis metodas gali koordinuoti skirtingus įtampos lygius – harmonines įtampas tarp vidutinės (MV), aukštos įtampos (HV) ir ypač aukštos įtampos (EHV) – ir palaiko suderinamumą bei pašalina neigiamą poveikį jautriai klientų įrangai.Nors tai yra tradicinis harmonikų mažinimo sprendimas, jis padidins šilumos nuostolius ir sumažins galios koeficientą.
Tai atveda prie ekonomiškesnio harmonikų mažinimo būdo: naudokite keitiklį su 18 impulsų lygintuvu arba ypač nuolatinės srovės kintamosios srovės pavarą, maitinamą nuolatinės srovės jungtimi per 18 impulsų lygintuvą ir fazės poslinkio transformatorių.Impulsinis lygintuvas yra tas pats sprendimas, nesvarbu, ar jis yra 12 impulsų, ar 18 impulsų.Nors tai tradicinis harmonikų mažinimo sprendimas, tačiau dėl brangumo jis dažniausiai naudojamas tik tada, kai buvo sumontuotas transformatorius arba naujai instaliacijai reikalingas specialus transformatorius keitikliui.Galia paprastai yra didesnė nei 500 kW.
Kai kurie harmonikų slopinimo metodai padidina šilumos nuostolius ir sumažina galios koeficientą, o kiti metodai gali pagerinti sistemos veikimą.Geras sprendimas, kurį rekomenduojame, yra naudoti WEG aktyvius filtrus su 6 impulsų kintamosios srovės pavaromis.Tai puikus sprendimas įvairių įrenginių generuojamoms harmonikoms pašalinti
Galiausiai, kai elektros energiją galima atkurti į tinklą arba kai keli varikliai yra varomi viena nuolatinės srovės jungtimi, kitas sprendimas yra patrauklus.Tai yra, naudojama aktyvioji priekinė dalis (AFE) regeneracinė pavara ir LCL filtras.Šiuo atveju vairuotojas turi aktyvų lygintuvą prie įėjimo ir atitinka rekomenduojamas ribas.
Inverteriams be nuolatinės srovės jungties, pvz., WEG CFW500, CFW300, CFW100 ir MW500 keitiklių, harmonikų mažinimo raktas yra tinklo reaktyvumas.Tai ne tik išsprendžia harmonikos problemą, bet ir išsprendžia problemą, kai energija kaupiasi reaktyviojoje keitiklio dalyje ir tampa neveiksminga.Tinklo reaktyvumo pagalba galima naudoti aukšto dažnio vienfazį keitiklį, pakrautą rezonansinio tinklo, kad būtų galima realizuoti valdomą reaktyvumą.Šio metodo privalumas yra tas, kad reaktyviniame elemente sukaupta energija yra mažesnė, o harmoninis iškraipymas mažesnis.
Yra ir kitų praktinių būdų, kaip elgtis su harmonikomis.Vienas iš jų yra padidinti tiesinių apkrovų skaičių, palyginti su netiesinėmis apkrovomis.Kitas būdas yra atskirti linijinių ir nelinijinių apkrovų maitinimo sistemas taip, kad būtų skirtingos įtampos THD ribos nuo 5% iki 10%.Šis metodas atitinka aukščiau paminėtas inžinerines rekomendacijas (EREC) G5 ir EREC G97, kurios naudojamos netiesinių ir rezonansinių įrenginių ir įrenginių harmoniniams įtampos iškraipymui įvertinti.
Kitas būdas yra naudoti lygintuvą su didesniu impulsų skaičiumi ir tiekti jį į transformatorių su keliomis antrinėmis pakopomis.Kelių apvijų transformatoriai su keliomis pirminėmis arba antrinėmis apvijomis gali būti sujungti vienas su kitu specialia konfigūracija, kad būtų užtikrintas reikiamas išėjimo įtampos lygis arba būtų galima valdyti kelias apkrovas išėjime, taip suteikiant daugiau galimybių energijos paskirstymo ir lankstumo sistemoje.
Galiausiai, pirmiau minėta AFE regeneracinė pavara.Pagrindinės kintamosios srovės pavaros nėra atsinaujinančios, o tai reiškia, kad jos negali grąžinti energijos į maitinimo šaltinį – to ypač nepakanka, nes kai kuriose programose grąžintos energijos atgavimas yra specifinis reikalavimas.Jei regeneracinė energija turi būti grąžinta į kintamosios srovės maitinimo šaltinį, tai yra regeneracinės pavaros vaidmuo.Paprastus lygintuvus pakeičia AFE inverteriai, tokiu būdu galima atgauti energiją.
Šie metodai suteikia įvairių galimybių kovoti su harmonikomis ir yra tinkami įvairių tipų energijos paskirstymo sistemoms.Tačiau jie taip pat gali žymiai sutaupyti energijos ir išlaidų įvairiose srityse ir atitikti tarptautinius standartus.Šie pavyzdžiai rodo, kad tol, kol bus naudojama tinkama keitiklio technologija, nelinijiškumo problemą nebus sunku išspręsti.
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
Procesas ir kontrolė Šiandien neatsako už pateiktų ar iš išorės sukurtų straipsnių ir vaizdų turinį.Spustelėkite čia, jei norite atsiųsti mums el. laišką, informuojantį apie visas šiame straipsnyje esančias klaidas ar praleidimus.