Массачусетс технологиялық институтының (MIT) математигі Артур Мэтюк: «Сызықтық еместік оны шешу қиын дегенді білдіреді», - деді.Бірақ электрлік жүктемелерге бейсызықтылық қолданылғанда оны шешу керек, өйткені ол гармоникалық токтарды тудырады және қуатты бөлуге теріс әсер етеді және бұл қымбатқа түседі.Мұнда мотор және жетек технологиясының жаһандық өндірушісі және жеткізушісі WEG компаниясының Еуропалық және Таяу Шығыстағы маркетинг менеджері Марек Лукашчик инверторлық қосымшалардағы гармониканы қалай азайту керектігін түсіндіреді.
Люминесцентті лампалар, коммутациялық қоректендіру көздері, электр доғалық пештер, түзеткіштер және жиілікті түрлендіргіштер.Мұның бәрі сызықты емес жүктемелері бар құрылғылардың мысалдары болып табылады, яғни құрылғы кенеттен қысқа импульстар түрінде кернеу мен токты жұтады.Олар қозғалтқыштар, жылытқыштар, қуаттандырылған трансформаторлар және қыздыру шамдары сияқты сызықтық жүктемелері бар құрылғылардан ерекшеленеді.Сызықтық жүктемелер үшін кернеу мен токтың толқын пішіндерінің арасындағы қатынас синусоидалы, ал ток кез келген уақытта Ом заңымен көрсетілген кернеуге пропорционал.
Барлық сызықтық емес жүктемелердің бір мәселесі - олар гармоникалық токтарды тудырады.Гармоника - әдетте қуат көзінің негізгі жиілігінен жоғары, 50 немесе 60 Герц (Гц) арасындағы және негізгі токқа қосылатын жиілік құрамдастары.Бұл қосымша токтар жүйе кернеуінің толқын пішінінің бұрмалануын тудырады және оның қуат коэффициентін азайтады.
Электр жүйесінде ағып жатқан гармоникалық токтар басқа жүктемелермен қосылу нүктелеріндегі кернеудің бұрмалануы және кабельдердің қызып кетуі сияқты басқа жағымсыз әсерлерді тудыруы мүмкін.Мұндай жағдайларда жалпы гармоникалық бұрмалануды (THD) өлшеу кернеудің немесе токтың бұрмалануының қаншалықты гармоникадан туындағанын айта алады.
Бұл мақалада біз энергия сапасының проблемаларын тудыратын құбылыстарды дұрыс бақылау және түсіндіру үшін салалық ұсыныстар негізінде инверторлық қолданбалардағы гармониканы қалай азайту керектігін зерттейміз.
Ұлыбритания энергия желілері қауымдастығының (ENA) G5 инженерлік ұсынысын (EREC) тасымалдау жүйелері мен тарату желілеріндегі гармоникалық кернеудің бұрмалануын басқарудың жақсы тәжірибесі ретінде пайдаланады.Еуропалық Одақта бұл ұсыныстар әдетте IEC 60050 сияқты әртүрлі Халықаралық электротехникалық комиссияның (IEC) стандарттарын қамтитын электромагниттік үйлесімділік (EMC) директиваларында қамтылған. IEEE 519 әдетте Солтүстік Америка стандарты болып табылады, бірақ IEEE екенін атап өткен жөн. 519 жеке құрылғыларға емес, тарату жүйелеріне назар аударады.
Гармоникалық деңгейлер модельдеу немесе өлшеу арқылы анықталғаннан кейін оларды қолайлы шектерде ұстау үшін оларды азайтудың көптеген жолдары бар.Бірақ рұқсат етілген шектеу қандай?
Барлық гармониканы жою экономикалық тұрғыдан мүмкін емес немесе мүмкін емес болғандықтан, гармоникалық токтың максималды мәнін көрсету арқылы қуат көзінің кернеуінің бұрмалануын шектейтін екі EMC халықаралық стандарты бар.Олар IEC 61000-3-2 стандарты, номиналды тогы 16 А (А) және фазаға ≤ 75 А дейінгі жабдық үшін жарамды және IEC 61000-3-12 стандарты, 16 А жоғары жабдық үшін жарамды.
Кернеу гармоникасының шегі жалпы қосылыс нүктесінің (PCC) THD (V) мәнін ≤ 5% деңгейінде ұстауы керек.PCC - электр энергиясын тарату жүйесінің электр өткізгіштері тұтынушы өткізгіштеріне және тұтынушы мен электр тарату жүйесі арасындағы кез келген электр энергиясын тасымалдауға қосылған нүкте.
Көптеген қолданбалар үшін жалғыз талап ретінде ≤ 5% ұсынысы қолданылды.Сондықтан көптеген жағдайларда кернеуді бұрмалаудың максималды ұсынысын орындау үшін 6 импульстік түзеткіш пен кіріс реактивтілігі немесе тұрақты ток (тұрақты ток) индукторы бар инверторды пайдалану жеткілікті.Әрине, буынында индукторы жоқ 6 импульстік инвертормен салыстырғанда, тұрақты ток индукторы бар инверторды пайдалану (мысалы, WEG-тің жеке CFW11, CFW700 және CFW500) гармоникалық сәулеленуді айтарлықтай төмендетуі мүмкін.
Әйтпесе, инверторлық қосымшалардағы жүйелік гармоникаларды азайтудың бірнеше басқа нұсқалары бар, біз оларды осында енгіземіз.
Гармониканы азайтудың бір шешімі 12 импульстік түзеткіші бар инверторды пайдалану болып табылады.Дегенмен, бұл әдіс әдетте трансформатор орнатылған кезде ғана қолданылады;бір тұрақты токқа қосылған бірнеше инверторлар үшін;немесе жаңа қондырғы үшін инверторға арналған трансформатор қажет болса.Бұған қоса, бұл шешім әдетте 500 киловатттан (кВт) асатын қуат үшін жарамды.
Басқа әдіс - кірісте пассивті сүзгісі бар 6 импульстік белсенді ток (AC) жетек инверторын пайдалану.Бұл әдіс әртүрлі кернеу деңгейлерін үйлестіре алады - орташа (MV), жоғары кернеу (HV) және қосымша жоғары кернеу (EHV) арасындағы гармоникалық кернеулер - және үйлесімділікті қолдайды және тұтынушылардың сезімтал жабдығына жағымсыз әсерлерді жояды.Бұл гармониканы азайтудың дәстүрлі шешімі болса да, ол жылу шығынын арттырады және қуат коэффициентін азайтады.
Бұл гармониканы азайтудың үнемді әдісіне әкеледі: 18-импульстік түзеткіші бар инверторды немесе әсіресе 18-импульстік түзеткіш және фазалық ауыспалы трансформатор арқылы тұрақты ток арқылы қоректенетін тұрақты айнымалы ток жетегін пайдаланыңыз.Импульстік түзеткіш 12-импульстік немесе 18-импульстік болсын, бірдей шешім.Бұл гармониканы азайтуға арналған дәстүрлі шешім болса да, оның жоғары құнына байланысты ол әдетте трансформатор орнатылғанда немесе жаңа орнату үшін инверторға арналған арнайы трансформатор қажет болғанда ғана қолданылады.Қуаты әдетте 500 кВт-тан жоғары.
Кейбір гармоникалық басу әдістері жылу шығынын арттырады және қуат коэффициентін азайтады, ал басқа әдістер жүйе өнімділігін жақсартады.Біз ұсынатын жақсы шешім - 6 импульстік айнымалы ток жетектері бар WEG белсенді сүзгілерін пайдалану.Бұл әртүрлі құрылғылар шығаратын гармониканы жоюдың тамаша шешімі
Ақырында, электр қуатын желіге қалпына келтіруге болатын кезде немесе бірнеше қозғалтқыштар бір тұрақты ток арқылы басқарылатын кезде, басқа шешім тартымды болады.Яғни, белсенді фронтальды (AFE) қалпына келтіру дискісі және LCL сүзгісі пайдаланылады.Бұл жағдайда драйверде кірісте белсенді түзеткіш бар және ұсынылған шектеулерге сәйкес келеді.
Тұрақты ток байланысы жоқ инверторлар үшін (мысалы, WEG-тің жеке CFW500, CFW300, CFW100 және MW500 инверторлары) гармониканы азайтудың кілті желілік реактивтілік болып табылады.Бұл гармоникалық мәселені шешіп қана қоймайды, сонымен қатар инвертордың реактивті бөлігінде энергия жинақталып, тиімсіз болып қалу мәселесін шешеді.Желілік реактивтіліктің көмегімен басқарылатын реактивтілікті жүзеге асыру үшін резонанстық желімен жүктелген жоғары жиілікті бір фазалы инверторды пайдалануға болады.Бұл әдістің артықшылығы - реактивті элементте жинақталған энергия аз және гармоникалық бұрмалану төмен.
Гармониямен күресудің басқа да практикалық жолдары бар.Біреуі – сызықты емес жүктемелерге қатысты сызықтық жүктемелердің санын көбейту.Тағы бір әдіс - желілік және сызықтық емес жүктемелер үшін электрмен жабдықтау жүйелерін 5% және 10% арасындағы әртүрлі кернеудің THD шектеулері болатындай етіп бөлу.Бұл әдіс жоғарыда аталған инженерлік ұсыныстарға (EREC) G5 және EREC G97 сәйкес келеді, олар сызықты емес және резонанстық қондырғылар мен жабдықтардың гармоникалық кернеуінің бұрмалануын бағалау үшін қолданылады.
Тағы бір әдіс - импульстердің үлкен саны бар түзеткішті пайдалану және оны бірнеше екінші сатысы бар трансформаторға беру.Бірнеше бастапқы немесе қайталама орамасы бар көп орамды трансформаторлар қажетті шығыс кернеу деңгейін қамтамасыз ету немесе шығыста бірнеше жүктемелерді жүргізу үшін конфигурацияның арнайы түрінде бір-біріне қосылуы мүмкін, осылайша қуатты тарату және икемділік жүйесінде көбірек опцияларды қамтамасыз етеді.
Ақырында, жоғарыда аталған AFE-нің регенеративті жетек жұмысы бар.Негізгі айнымалы ток жетектері жаңартылмайды, яғни олар қуат көзіне энергияны қайтара алмайды - бұл әсіресе жеткіліксіз, өйткені кейбір қолданбаларда қайтарылған энергияны қалпына келтіру ерекше талап болып табылады.Егер қалпына келтірілетін энергияны айнымалы ток қуат көзіне қайтару қажет болса, бұл регенеративті жетектің рөлі.Қарапайым түзеткіштер AFE инверторларымен ауыстырылады, осылайша энергияны қалпына келтіруге болады.
Бұл әдістер гармоникамен күресудің әртүрлі нұсқаларын ұсынады және электр қуатын тарату жүйелерінің әртүрлі түрлеріне жарамды.Бірақ олар әртүрлі қолданбаларда энергия мен шығындарды айтарлықтай үнемдей алады және халықаралық стандарттарға сәйкес келеді.Бұл мысалдар дұрыс инверторлық технология қолданылғанша сызықтық емес мәселені шешу қиын болмайтынын көрсетеді.
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
Процесс және бақылау Бүгін жіберілген немесе сырттан жасалған мақалалар мен суреттердің мазмұнына жауапты емес.Осы мақалада қамтылған қателер немесе олқылықтар туралы бізге электрондық хат жіберу үшін осы жерді басыңыз.