0

Гармонические искажения сети частотных преобразователей

Теоретически, питание переменным током представляет собой синусоидальную волну с частотой 50 или 60 Гц. Всё электрооборудование разрабатывается для обеспечения оптимальных характеристик при данном питании.

Гармоники – это частотные составляющие сигналов напряжения и силы тока. Их частота отличается в целое кратное от основной частоты, и их наличие искажает синусоидальную волну.

Силовая электроника, используемая в выпрямителях, частотно-регулируемых приводах, источниках бесперебойного питания, выключателях освещения с регуляторами освещённости, телевизионных системах и в главных ЭВМ другого оборудования, создаёт несинусоидальный ток.

Этот несинусоидальный ток взаимодействует с питанием от сети переменного тока и искажает напряжение в большей или меньшей степени в зависимости от величины питающего напряжения. В целом, чем больше уровень потребляемой мощности коммутационного оборудования на месте эксплуатации, тем больше степень гармонических искажений.

Чрезмерные гармонические искажения в сети питания переменного тока подразумевают, что источник питания обеспечивает ток не только с частотами 50 или 60 Гц, но также гармоники с более высокой частотой. Эти частотные составляющие не могут использоваться электрооборудованием, а неблагоприятные воздействия могут быть достаточно серьёзными и включают в себя:

  • Ограничения питания и использования электрической сети
  • Увеличение потерь
  • Увеличение степени нагрева трансформаторов, электродвигателей и кабелей
  • Уменьшение срока службы оборудования
  • Непреднамеренные остановки с высокими издержками производственного процесса
  • Нарушение нормальной работы системы управления
  • Пульсация и уменьшение двигательного момента
  • Акустический шум

Проще говоря, гармонические искажения снижают надежность, воздействуют на качество изделий и увеличивают эксплуатационные расходы

Гармонические искажения сети частотных преобразователей, image0025

Существует различное оборудование для уменьшения гармонических искажений, и все подобные устройства имеют свои преимущества и недостатки. Не существует единого решения для всех областей применения и условий эксплуатации электрической сети.

Чтобы добиться оптимального решения по подавлению гармоник, необходимо учитывать несколько параметров. Ключевые параметры можно разделить на четыре группы:

  • Условия эксплуатации электрической сети, включая нагрузки
  • Область применения
  • Соответствие стандартам
  • Стоимость

Самым важным фактором при определении возможности появления гармонических искажений в электрической сети является импеданс системы. Импеданс системы больше всего зависит от мощности трансформатора относительно полной установленной мощности нагрузок. Чем больше трансформатор относительно несинусоидальной мощности, тем меньше гармонических искажений.

Электрическая сеть является взаимосвязанной системой источников электропитания и потребителей электроэнергии, соединённых между собой посредством трансформаторов. Все нагрузки, передающие несинусоидальный ток, способствуют появлению гармонических искажений в электрической сети – не только при низком, но и при высоком напряжении.

При измерении напряжения в сетевой розетке может определяться некоторая степень гармонических искажений. Это относится к гармоническим предыскажениям. Так как не все потребители используют трёхфазный ток, нагрузка на каждой фазе может разной. Это приводит к возникновению различных напряжений на каждой фазе, что вызывает нарушение баланса фаз. Различные решения по уменьшению гармонических искажений имеют различную степень защищённости от предыскажений и дисбаланса, и это необходимо учитывать при выборе наиболее подходящего решения, устраняющего гармонические помехи.

Гармонические искажения усиливаются по мере увеличения мощности, потребляемой нелинейной нагрузкой, поэтому необходимо учитывать количество установленных приводов, их индивидуальные характеристики и диаграммы нагрузок.

Искажение привода определяется общим гармоническим искажением синусоидальности тока (THDi), которое является отношением суммы гармоник к основной частоте.

Нагрузка на каждый привод важна в связи с тем, что искажение THDi увеличивается при неполной нагрузке, при этом приводы слишком большого размера усиливают гармонические искажения в электрической сети.

Помимо этого, необходимо учитывать физические ограничения и ограничения, накладываемые окружающей средой, т.к. различные решения имеют различные характеристики, которые делают их более или менее подходящими для определённых условий.

Необходимо учитывать, к примеру, пространство, охлаждающий воздух (загрязненный), вибрацию, температуру окружающей среды, высоту над уровнем моря, влажность и т.п.

Для обеспечения определённого качества электрической сети большинство энергетических компаний требуют от своих потребителей соблюдения определённых стандартов и рекомендаций.

В различных странах и отраслях промышленности применяются различные стандарты, однако все они имеют одну основную задачу – ограничить искажения напряжения в электрических сетях.

Стандарты зависят от условий эксплуатации электрической сети, и поэтому невозможно гарантировать соблюдение стандартов без знания технических характеристик электрической сети.

Сами стандарты не содержат требований по использованию определённых решений для подавления гармоник, и поэтому важно понимать стандарты и рекомендации для того, чтобы избегать ненужных расходов на оборудование для подавления гармоник. Наконец, необходимо оценить первоначальные затраты и эксплуатационные расходы для того, чтобы обеспечить принятие наиболее экономически эффективного решения.

Первоначальные затраты на различное оборудование по подавлению гармоник применительно к приводам различаются в зависимости от диапазона мощностей. Решение по подавлению гармоник, наиболее эффективное для одного диапазона мощностей, необязательно будет самым экономически эффективным для всего диапазона мощностей.

Эксплуатационные расходы определяются эффективностью решений в области диаграммы нагрузок, а также затратами на техническое обслуживание в течение срока службы этих решений. По сравнению с активными решениями, пассивные решения часто не требуют проведения регулярного технического обслуживания. С другой стороны, активные решения, как правило, поддерживают коэффициент мощности на уровне единицы на протяжении всего диапазона нагрузок, что приводит к лучшей энергоэффективности при неполной нагрузке.

Также необходимо учитывать планы по развитию производства или системы в связи с тем, что одно решение может быть оптимальным для статической системы, в то время как другое решение будет более гибким при расширении системы.

 

Раздел: Частотный преобразователь Метки: ,

Оставить комментарий

Отправить сообщение

CoDeSys GSM/GPRS модем Lectus OPC MasterSCADA Modbus MX110 Omron OPC-сервер owen owen logic PLC Configuration PROFIBUS s-200 SCADA scada системы siemens siemens plc SIMATIC Simplight SMS step7 TRACE MODE Динамизация ИП-320 МЭК 1131–3 ОВЕН ОВЕН ПЛК ОВЕН ПЧВ ПЛК ПЛК ОВЕН ПР 110 Панель оператора Программируемое реле Частотный преобразователь библиотека в CoDeSys визуализация диспетчеризация конфигурация панели программирование ПЛК серия NS сименс плк частотник частотное управление язык CFC язык ST
.